用于色谱分离的包含表面多孔芯和周围材料的杂化材料
阅读：183发布：2021-04-01
专利汇可以提供用于色谱分离的包含表面多孔芯和周围材料的杂化材料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供例如用于色谱分离的新型色谱材料、其制备方法、以及包含该色谱材料的分离设备。其中周围材料缩合在表面多孔杂化芯材料上的本发明的无机/有机杂化材料的制备将允许不同的杂化填充材料家族由单一芯杂化材料制备。周围材料的疏 水 性、离子交换能 力 、化学 稳定性 、表面电荷或 硅 醇活性的差异可用于小分子、 碳 水化合物、 抗体 、全蛋白、肽和/或DNA的独特色谱分离。，下面是用于色谱分离的包含表面多孔芯和周围材料的杂化材料专利的具体信息内容。
1.一种无机/有机杂化材料，其包含无机/有机杂化周围材料和表面多孔芯。
2.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化周围材料和所述表面多孔芯由不同的材料构成。
3.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化周围材料和所述表面多孔芯由相同的材料构成。
4.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化周围材料由增强选自以下的特征中的一种或多种的材料构成：色谱选择性、颗粒化学稳定性、柱效、以及机械强度。
5.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯由增强选自以下的一种或多种特征的材料构成：色谱选择性、颗粒化学稳定性、柱效、以及机械强度。
6.根据权利要求4所述的无机/有机杂化材料，其中所述多孔无机/有机周围材料由提供色谱分离优点的材料构成。
7.根据权利要求5所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯由提供色谱分离优点的材料构成。
8.根据权利要求4所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机周围材料由以下材料构成：提供亲水/亲脂平衡(HLB)、表面电荷(例如等电点或硅醇pKa)、和/或表面功能性的变化以增强色谱分离的材料。
9.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机周围材料来源于：
使一种或多种聚合物有机官能金属前体和/或聚合物金属氧化物前体在所述表面多孔芯的表面上缩合，或者
将部分缩合的聚合物有机官能金属前体、两种或更多种聚合物有机官能金属前体的混合物、或者一种或多种聚合物有机官能金属前体与聚合物金属氧化物前体的混合物施加在所述表面多孔芯的表面上。
10.根据权利要求9所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机周围材料的无机部分选自氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化铈、或氧化锆、以及陶瓷材料。
11.根据权利要求10所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机周围材料的无机部分是二氧化硅。
12.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机周围材料来源于：
使一种或多种有机官能硅烷和/或四烷氧基硅烷在所述表面多孔芯的表面上缩合，或者
将部分缩合的有机官能硅烷、两种或更多种有机官能硅烷的混合物、或者一种或多种有机官能硅烷与四烷氧基硅烷的混合物施加在所述表面多孔芯的表面上。
13.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机周围材料的杂化含量的范围为约0摩尔％至100摩尔％杂化物。
14.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机周围材料的结构包括共聚物结构。
15.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机周围材料的孔结构包括有序的孔结构。
16.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机周围材料的无机部分以约0摩尔％至不超过约25摩尔％范围内的量存在，其中所述无机/有机周围材料的孔基本上是无序的。
17.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机周围材料的无机部分以约25摩尔％至不超过约50摩尔％范围内的量存在，其中所述无机/有机周围材料的孔基本上是无序的，并且其中所述无机/有机周围材料具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
18.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机周围材料的无机部分独立地选自氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化铈、氧化锆以及陶瓷材料。
19.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其包含约0摩尔％至不超过约25摩尔％范围内的量的SiO2，其中所述无机/有机周围材料的孔基本上是无序的。
20.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其包含约25摩尔％至不超过约50摩尔％范围内的量的SiO2，其中所述无机/有机周围材料的孔基本上是无序的，并且其中所述材料具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
21.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机周围材料具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
22.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机周围材料包含式I的材料：
(SiO2)d/[R2((R)p(R1)qSiOt)m]； (I)
其中，
R和R1各自独立地为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C1-C18杂芳基；或不存在；其中每个R2与两个或更多个硅原子连接；
p和q各自独立地为0.0至3.0；
t为0.5、1.0、或1.5；
d为0至约30；
m为1至20的整数；其中R、R1和R2被任选地取代；前提条件是：
2
(1)当R不存在时，m＝l，并且当0
23.根据权利要求22所述的无机/有机杂化材料，其中R2不存在。
24.根据权利要求22所述的无机/有机杂化材料，其中R2存在。
25.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机周围材料包含式II的材料：
1
(SiO2)d/[(R)p(R)qSiOt] (II)；
其中，
R和R1各自独立地为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
d为0至约30；
p和q各自独立地为0.0至3.0，前提条件是当p+q＝l时，则t＝1.5；当p+q＝2时，则t＝l；
或者当p+q＝3时，则t＝0.5。
26.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机周围材料包含式III的材料：
(SiO2)d/[R2((R1)rSiOt)m] (III)
其中，
R1为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C1-
2
C18杂芳基；或不存在；其中每个R与两个或更多个硅原子连接；
d为0至约30；
r为0、1或2，前提条件是当r＝0时，则t＝1.5；或者当r＝l时，则t＝l；或者当r＝2时，则t＝0.5；并且
m为1至20的整数。
27.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机周围材料包含式IV的材料：
(A)x(B)y(C)z (IV)，
其中重复单元A、B和C的排列可为无规、嵌段、或无规与嵌段的组合；
A为经由有机键共价键合到一个或多个重复单元A或B上的有机重复单元；
B为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或C上且可经由有机键进一步键合到一个或多个重复单元A或B上的有机硅氧烷重复单元；
C为经由无机键而键合到一个或多个重复单元B或C上的无机重复单元；并且
x、y为正数，并且z为非负数，其中
当z＝0时，则0.002≤x/y≤210，并且当z≠0时，则0.0003≤y/z≤500且0.002≤x/(y+z)≤210。
28.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机周围材料包含式V的材料：
(A)x(B)y(B*)y*(C)z (V)，
其中重复单元A、B、B*和C的排列可为无规、嵌段、或无规与嵌段的组合；
A为经由有机键共价键合到一个或多个重复单元A或B上的有机重复单元；
B为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上且可经由有机键进一步键合到一个或多个重复单元A或B上的有机硅氧烷重复单元；
B*为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上的有机硅氧烷重复单元，其中B*为不具有反应性(即可聚合的)有机组分且可进一步具有可在聚合后去保护的受保护官能团的有机硅氧烷重复单元；
C为经由无机键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上的无机重复单元；并且
x、y和y*为正数，并且z为非负数，其中
当z＝0时，则0.002≤x/(y+y*)≤210，并且当z≠0时，则0.0003≤(y+y*)/z≤500且
0.002≤x/(y+y*+z)≤210。
29.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机周围材料是多孔的，具有有序的孔结构且具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
30.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯包括基本上无孔的芯以及一个或多个无机/有机杂化壳材料层。
31.根据权利要求30所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯的杂化物含量的范围为1摩尔％至100摩尔％杂化物。
32.根据权利要求31所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯的杂化物含量的范围为4摩尔％至100摩尔％杂化物。
33.根据权利要求30所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯的结构被独立地选择成具有或不具有共聚物结构。
34.根据权利要求31所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯的孔结构被独立地选择成具有或不具有有序的孔结构。
35.根据权利要求30所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯的无机部分以约
0摩尔％至不超过约25摩尔％范围内的量存在，其中所述表面多孔芯的孔基本上是无序的。
36.根据权利要求31所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯的无机部分以约
25摩尔％至不超过约50摩尔％范围内的量存在，其中所述表面多孔芯的孔基本上是无序的，并且其中所述表面多孔芯具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
37.根据权利要求35或权利要求36所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯的无机部分选自氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆和陶瓷材料。
38.根据权利要求30所述的无机/有机杂化材料，其包含约0摩尔％至不超过约25摩尔％范围内的量的SiO2，其中所述表面多孔芯的孔基本上是无序的。
39.根据权利要求30所述的无机/有机杂化材料，其包含约25摩尔％至不超过约50摩尔％范围内的量的SiO2，其中所述表面多孔芯的孔基本上是无序的，并且其中所述颗粒具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
40.根据权利要求38或权利要求39所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
41.根据权利要求30所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯的无机/有机杂化壳材料具有式I：
(SiO2)d/[R2((R)p(R1)qSiOt)m]； (I)
其中，
1
R和R各自独立地为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C1-C18杂芳基；或不存在；其中每个R2与两个或更多个硅原子连接；
p和q各自独立地为0.0至3.0；
t为0.5、1.0、或1.5；
d为0至约30；
m为1至20的整数；其中R、R1和R2被任选地取代；前提条件是：
(1)当R2不存在时，m＝l，并且当0
42.根据权利要求30所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯的无机/有机杂化壳材料具有式II：
(SiO2)d/[(R)p(R1)qSiOt] (II)；
其中，
R和R1各自独立地为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
d为0至约30；
p和q各自独立地为0.0至3.0，前提条件是当p+q＝l时，则t＝1.5；当p+q＝2时，则t＝l；
或者当p+q＝3时，则t＝0.5。
43.根据权利要求30所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯的无机/有机杂化壳材料具有式III：
(SiO2)d/[R2((R1)rSiOt)m] (III)
其中，
R1为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C1-C18杂芳基；或不存在；其中每个R2与两个或更多个硅原子连接；
d为0至约30；
r为0、1或2，前提条件是当r＝0时，则t＝1.5；或者当r＝l时，则t＝l；或者当r＝2时，则t＝0.5；并且
m为1至20的整数。
44.根据权利要求30所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯的无机/有机杂化壳材料具有式IV：
(A)x(B)y(C)z (IV)，
其中重复单元A、B和C的排列可为无规、嵌段、或无规与嵌段的组合；
A为经由有机键共价键合到一个或多个重复单元A或B上的有机重复单元；
B为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或C上且可经由有机键进一步键合到一个或多个重复单元A或B上的有机硅氧烷重复单元；
C为经由无机键而键合到一个或多个重复单元B或C上的无机重复单元；并且
x和y为正数，并且z为非负数，其中
当z＝0时，则0.002≤x/y≤210，并且当z≠0时，则0.0003≤y/z≤500且0.002≤x/(y+z)≤210。
45.根据权利要求30所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯的无机/有机杂化壳材料具有式V：
(A)x(B)y(B*)y*(C)z (V)，
其中重复单元A、B、B*和C的排列可为无规、嵌段、或无规与嵌段的组合；
A为经由有机键共价键合到一个或多个重复单元A或B上的有机重复单元；
B为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上且可经由有机键进一步键合到一个或多个重复单元A或B上的有机硅氧烷重复单元；
B*为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上的有机硅氧烷重复单元，其中B*为不具有反应性(即可聚合的)有机组分且可进一步具有可在聚合后去保护的受保护官能团的有机硅氧烷重复单元；
C为经由无机键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上的无机重复单元；并且
x、y和y*为正数，并且z为非负数，其中
当z＝0时，则0.002≤x/(y+y*)≤210，并且当z≠0时，则0.0003≤(y+y*)/z≤500且
0.002≤x/(y+y*+z)≤210。
46.根据权利要求41所述的无机/有机杂化材料，其中R2不存在。
47.根据权利要求41所述的无机/有机杂化材料，其中R2存在。
48.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯是多孔的，具有有序的孔结构且具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
49.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯的无机/有机杂化壳材料和无机/有机周围材料中的一者或两者是包含有序区域的多孔杂化无机/有机材料，其具有下式IV、V或VI：
(A)x(B)y(C)z (式IV)
其中重复单元A、B和C的排列可为无规、嵌段、或无规与嵌段的组合；
A为经由有机键共价键合到一个或多个重复单元A或B上的有机重复单元；
B为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或C上且可经由有机键进一步键合到一个或多个重复单元A或B上的有机硅氧烷重复单元；
C为经由无机键而键合到一个或多个重复单元B或C上的无机重复单元；并且
x、y为正数，并且z为非负数，其中
当z＝0时，则0.002≤x/y≤210，并且当z≠0时，则
0.0003≤y/z≤500且0.002≤x/(y+z)≤210；
(Α)x(Β)y(B*)y*(C)z (式V)
其中重复单元A、B、B*和C的排列可为无规、嵌段、或无规与嵌段的组合；
A为经由有机键共价键合到一个或多个重复单元A或B上的有机重复单元；
B为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上且可经由有机键进一步键合到一个或多个重复单元A或B上的有机硅氧烷重复单元；
B*为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上的有机硅氧烷重复单元，其中B*为不具有反应性(即可聚合的)有机组分且可进一步具有可在聚合后去保护的受保护官能团的有机硅氧烷重复单元；
C为经由无机键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上的无机重复单元；并且
x、y为正数，并且z为非负数，其中当z＝0时，则0.002≤x/(y+y*)≤210，并且当z≠0时，则0.0003≤(y+y*)/z≤500且0.002≤x/(y+y*+z)≤210；或
[A]y[B]x (式VI)，
其中x和y为完整数，并且A为
SiO2/(R1pR2qSiOt)n或SiO2/[R3(R1rSiOt)m]n；
其中R1和R2独立地为取代或未取代的C1至C7烷基基团、或者取代或未取代的芳基基团，R3为桥连两个或更多个硅原子的取代或未取代的C1至C7烷基、烯基、炔基、或亚芳基基团，p和q为0、1、或2，前提条件是p+q＝1或2，并且当p+q＝1时，t＝1.5，并且当p+q＝2时，t＝1；r为0或1，前提条件是当r＝0时，t＝1.5，并且当r＝1时，t＝1；m为大于或等于2的整数；并且n为0.01至100的数；
B为：
SiO2/(R4vSiOt)n
4
其中R为羟基、氟、烷氧基、芳氧基、取代的硅氧烷、蛋白质、肽、碳水化合物、核酸、或它们的组合，R4不为R1、R2、或R3；v为1或2，前提条件是当v＝1时，t＝1.5，并且当v＝2时，t＝1；
并且n为0.01至100的数；
其中所述式VI的材料具有内部区域和外表面，并且所述材料的所述内部区域具有由A表示的组分；所述材料的所述外表面具有由A和B表示的组分，并且其中所述外部组分为约
1％至约99％的B组分和包含A的其余部分。
50.根据权利要求49所述的无机/有机杂化材料，其中所观察的所述式IV、V或VI的材料的最大衍射峰表现出的2θ位置排除与无定形材料相关的原子层次序所致的衍射峰。
51.根据权利要求50所述的无机/有机杂化材料，其中所述排除的衍射峰的范围为约
20°至约23°2θ。
52.根据权利要求49所述的无机/有机杂化材料，其中所述式IV、V或VI的无机/有机杂化材料的所述无机部分选自氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化铈、或氧化锆、以及陶瓷材料。
53.根据权利要求52所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料的所述无机部分是二氧化硅。
54.根据权利要求49所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机材料的有序区域的质量百分比范围为约1％至约100％。
55.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯的孔基本上是无序的，并且其中所述表面多孔芯具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
56.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯为整料。
57.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯为颗粒。
58.根据权利要求57所述的无机/有机杂化材料，其中所述颗粒呈球形。
59.根据权利要求58所述的无机/有机杂化材料，其中所述球形颗粒具有非晶态或无定形分子序态。
60.根据权利要求58所述的无机/有机杂化材料，其中所述球形颗粒具有非周期性孔结构。
61.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料具有约
2m2/g至1100m2/g的表面积。
62.根据权利要求61所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料具有约
80m2/g至500m2/g的表面积。
63.根据权利要求62所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料具有约
60m2/g至200m2/g的表面积。
64.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯材料具有约
0.2cm3/g至1.5cm3/g的平均孔体积。
65.根据权利要求64所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯材料具有约
3 3
0.6cm/g至1.3cm/g的平均孔体积。
66.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料具有小于约110m2/g的微孔表面积。
67.根据权利要求66所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料具有小
2
于约105m/g的微孔表面积。
68.根据权利要求67所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料具有小于约80m2/g的微孔表面积。
69.根据权利要求68所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料具有小
2
于约50m/g的微孔表面积。
70.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料具有约至 的平均孔径。
71.根据权利要求70所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料具有约至 的平均孔径。
72.根据权利要求71所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料具有约至 的平均孔径。
73.根据权利要求72所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料具有约至 的平均孔径。
74.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料具有约
0.1μm至约300μm的平均尺寸。
75.根据权利要求74所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料具有约
0.1μm至约30μm的平均尺寸。
76.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料在约1至约14的pH下是水解稳定的。
77.根据权利要求76所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料在约8至约14的pH下是水解稳定的。
78.根据权利要求71所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料在约1至约5的pH下是水解稳定的。
79.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述有机质含量为约10％至约
40％碳。
80.根据权利要求79所述的无机/有机杂化材料，其中所述有机质含量为约25％至约
40％碳。
80.根据权利要求80所述的无机/有机杂化材料，其中所述有机质含量为约15％至约
35％碳。
82.根据权利要求81所述的无机/有机杂化材料，其中所述有机质含量为约25％至约
35％碳。
83.根据权利要求22、25、41或42所述的无机/有机杂化材料，其中R为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、或C1-C18烷基。
84.根据权利要求22、25、26、41、42或43所述的无机/有机杂化材料，其中R1为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、或C1-C18烷基。
2
85.根据权利要求22、26、41或43所述的无机/有机杂化材料，其中R为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、或C1-C18杂芳基。
86.根据权利要求22或41所述的无机/有机杂化材料，其中p为0，q为0，t为1.5，m为2，并且R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、或C1-
2
C18杂芳基；并且其中每个R与两个或更多个硅原子连接。
87.根据权利要求86所述的无机/有机杂化材料，其中d为0。
88.根据权利要求86所述的无机/有机杂化材料，其中d为0.11。
89.根据权利要求86所述的无机/有机杂化材料，其中d为0.33。
90.根据权利要求86所述的无机/有机杂化材料，其中d为0.83。
91.根据权利要求22或41所述的无机/有机杂化材料，其中d为0，q为0，并且R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、或C1-C18杂芳基；并且其中每个R2与两个或更多个硅原子连接。
92.根据权利要求91所述的无机/有机杂化材料，其中p为0、1、或2。
93.根据权利要求91所述的无机/有机杂化材料，其中t为1.0或1.5。
94.根据权利要求91所述的无机/有机杂化材料，其中m为1或2。
95.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯通过使选自以下的一种或多种单体水解缩合形成：
以及 其中
1 2
R、R和R如权利要求22中所定义；
X为C1-C18烷氧基或C1-C18烷基；并且
n为1至8。
96.根据权利要求95所述的无机/有机杂化材料，其中所述单体为1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷：
97.根据权利要求95所述的无机/有机杂化材料，其中所述单体为1,2-双(甲基二乙氧基甲硅烷基)乙烷：
或1,8-双(三乙氧基甲硅烷基)辛烷：
98.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料已用具有式Za(R’)bSi-R”的表面改性剂进行表面改性，其中Z＝Cl、Br、I、Cl-C5烷氧基、二烷基氨基或三氟甲烷磺酸酯；a和b各自为0至3的整数，前提条件是a+b＝3；R’为C1-C6直链、环状或支链的烷基基团，并且R”为官能化基团。
99.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料已通过用聚合物涂布而被表面改性。
100.根据权利要求98所述的无机/有机杂化材料，其中R’选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、仲丁基、戊基、异戊基、己基和环己基。
101.根据权利要求98所述的无机/有机杂化材料，其中所述官能化基团R”选自烷基、烯基、炔基、芳基、氰基、氨基、二醇、硝基、酯、阳离子或阴离子交换基团、包含嵌入极性官能团和手性部分的烷基或芳基基团。
102.根据权利要求101所述的无机/有机杂化材料，其中所述官能化基团R”为Cl-C30烷基基团。
103.根据权利要求102所述的无机/有机杂化材料，其中所述官能化基团R”包含手性部分。
104.根据权利要求103所述的无机/有机杂化材料，其中所述官能化基团R”为Cl-C20烷基基团。
105.根据权利要求99所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面改性剂选自辛基三氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、辛基二甲基氯硅烷和十八烷基二甲基氯硅烷。
106.根据权利要求105所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面改性剂选自辛基三氯硅烷和十八烷基三氯硅烷。
107.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料已通过有机基团和硅醇基改性的组合而被表面改性。
108.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料已通过有机基团改性和涂布聚合物的组合而被表面改性。
109.根据权利要求108所述的无机/有机杂化材料，其中所述有机基团包含手性部分。
110.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料已通过硅醇基改性和涂布聚合物的组合而被表面改性。
111.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料已经由在材料的有机基团与改性试剂之间形成有机共价键而被表面改性。
112.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料已通过有机基团改性、硅醇基改性和涂布聚合物的组合而被表面改性。
113.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料已通过硅醇改性而被表面改性。
114.根据权利要求107所述的无机/有机杂化材料，其中所述无机/有机杂化材料已通过有机基团改性而被表面改性。
115.根据权利要求1所述的无机/有机杂化材料，其还包含分散在所述材料之内的纳米粒子。
116.根据权利要求115所述的无机/有机杂化材料，其中纳米粒子为多于一种纳米粒子的混合物。
117.根据权利要求115所述的无机/有机杂化材料，其中所述纳米粒子以按所述纳米复合材料的重量计<20％存在。
118.根据权利要求117所述的无机/有机杂化材料，其中所述纳米粒子以按所述纳米复合材料的重量计<5％存在。
119.根据权利要求115所述的无机/有机杂化材料，其中所述纳米粒子是结晶的或无定形的。
120.根据权利要求115或116所述的无机/有机杂化材料，其中所述纳米粒子是包含选自以下的一个或多个部分的物质：碳化硅、铝、金刚石、铈、炭黑、碳纳米管、锆、钡、铈、钴、铜、铕、钆、铁、镍、钐、硅、银、钛、锌、硼、它们的氧化物、以及它们的氮化物。
121.根据权利要求120所述的无机/有机杂化材料，其中所述纳米粒子是包含选自以下的一个或多个部分的物质：纳米金刚石、碳化硅、二氧化钛、立方氮化硼。
122.根据权利要求115或116所述的无机/有机杂化材料，其中所述纳米粒子的直径小于或等于200nm。
123.根据权利要求115或116所述的无机/有机杂化材料，其中所述纳米粒子的直径小于或等于100nm。
124.根据权利要求115或116所述的无机/有机杂化材料，其中所述纳米粒子的直径小于或等于50nm。
125.根据权利要求115或116所述的无机/有机杂化材料，其中所述纳米粒子的直径小于或等于20nm。
126.一种无机/有机杂化颗粒，其包含表面多孔芯和无机/有机周围材料，其中所述颗粒具有式：
(Y(CH2)nSiO1.5)x(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)y(SiO2)z，其中
每个Y独立地为-OH、-NH2、-NR2、-NR2R’+、SH、S(O)0-2R、S(O)0.2O'、C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基芳基、C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
每个R和R’独立地为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
n为0至18；并且
x、y和z独立地为约0.0至约1.0，其中y+z为1.0-x，并且y为z的约3.0至约5.0倍。
127.一种用于制备包含表面多孔芯和无机/有机周围材料的无机/有机杂化材料的方法，包括以下步骤：
提供表面多孔芯材料；以及
使一种或多种聚合物有机官能金属前体和/或聚合物金属氧化物前体在所述表面多孔芯的表面上缩合。
128.一种用于制备包含表面多孔芯和无机/有机周围材料的无机/有机杂化材料的方法，包括以下步骤：
提供表面多孔芯材料；
将部分缩合的聚合物有机官能金属前体、两种或更多种聚合物有机官能金属前体的混合物、或者一种或多种聚合物有机官能金属前体与聚合物金属氧化物的混合物施加在所述表面多孔芯的表面上；以及
使所述表面进一步缩合。
129.根据权利要求127或128所述的方法，还包括使所述表面多孔芯材料经受水热处理的步骤。
130.根据权利要求129所述的方法，还包括表面改性的步骤。
131.根据权利要求127或128所述的方法，其中所述表面多孔芯材料为颗粒。
132.一种用于产生包含表面多孔芯和无机/有机周围材料的无机/有机杂化材料的方法，包括以下步骤：
提供表面多孔芯材料；以及
使一种或多种聚合物有机官能金属前体和/或聚合物金属氧化物前体在所述表面多孔芯的表面上缩合，
从而产生根据权利要求1至126中任一项所述的杂化材料。
133.一种用于产生根据权利要求1至126中任一项所述的包含表面多孔芯和无机/有机周围材料的无机/有机杂化材料的方法，包括以下步骤：
提供表面多孔芯材料；
将部分缩合的聚合物有机官能金属前体、两种或更多种聚合物有机官能金属前体的混合物、或者一种或多种聚合物有机官能金属前体与聚合物金属氧化物的混合物施加在所述表面多孔芯的表面上；以及
使所述表面进一步缩合，
从而产生根据权利要求1至126中任一项所述的杂化材料。
134.根据权利要求132或133所述的方法，还包括使所述杂化芯材料经受水热处理的步骤。
135.根据权利要求134所述的方法，还包括表面改性的步骤。
136.根据权利要求132或133所述的方法，还包括使纳米粒子分散在所述杂化材料内的步骤。
137.根据权利要求136所述的方法，其中纳米粒子为多于一种纳米粒子的混合物。
138.根据权利要求136所述的方法，其中所述纳米粒子以按所述纳米复合材料的重量计<20％存在。
139.根据权利要求136所述的方法，其中所述纳米粒子以按所述纳米复合材料的重量计<5％存在。
140.根据权利要求136所述的方法，其中所述纳米粒子是结晶的或无定形的。
141.根据权利要求136或137所述的方法，其中所述纳米粒子是包含选自以下的一个或多个部分的物质：碳化硅、铝、金刚石、铈、炭黑、碳纳米管、锆、钡、铈、钴、铜、铕、钆、铁、镍、钐、硅、银、钛、锌、硼、它们的氧化物、以及它们的氮化物。
142.根据权利要求141所述的方法，其中所述纳米粒子是包含选自以下的一个或多个部分的物质：纳米金刚石、碳化硅、二氧化钛、立方氮化硼。
143.根据权利要求136或137所述的方法，其中所述纳米粒子的直径小于或等于200nm。
144.根据权利要求136或137所述的方法，其中所述纳米粒子的直径小于或等于100nm。
145.根据权利要求136或137所述的方法，其中所述纳米粒子的直径小于或等于50nm。
146.根据权利要求136或137所述的方法，其中所述纳米粒子的直径小于或等于20nm。
147.根据权利要求132或133所述的方法，其中所述表面多孔芯材料为颗粒。
148.根据权利要求132或133所述的方法，其中所述表面多孔芯材料由以下步骤提供：
a)提供无孔或基本无孔的芯；
b)使选自有机烷氧基硅烷和四烷氧基硅烷的一种或多种单体与选自有机烷氧基硅烷、四烷氧基硅烷、金属氧化物前体和陶瓷前体的一种或多种单体水解缩合到所述无孔或基本无孔的芯上，以产生聚有机烷氧基硅氧烷；
c)使所述聚有机烷氧基硅氧烷进一步缩合，以形成表面多孔颗粒；以及
d)使所得的颗粒经受水热处理；
从而产生表面多孔芯材料。
149.根据权利要求148所述的方法，其中所述一种或多种单体不包括四烷氧基硅烷。
150.根据权利要求149所述的方法，其中所述金属氧化物前体选自钛、锆和铝的氧化物、氢氧化物、乙醇盐、甲醇盐、丙醇盐、异丙醇盐、丁醇盐、仲丁醇盐、叔丁醇盐、异丁醇盐、酚盐、乙基己醇盐、2-甲基-2-丁醇盐、壬醇盐、异辛醇盐、羟乙酸盐、羧酸盐、硝酸盐、氯化物、以及它们的混合物。
151.根据权利要求150所述的方法，其中所述金属氧化物前体是三异丙醇甲基钛、三苯酚甲基钛、烯丙基乙酰乙酸三异丙醇钛、甲基丙烯酸三异丙醇钛、甲基丙烯酰氧基乙基乙酰乙酸三异丙醇钛、五甲基环戊二烯基三甲氧基合钛、五甲基环戊二烯基三氯化钛、或甲基丙烯酰氧基乙基乙酰乙酸三正丙醇锆。
152.根据权利要求132或133所述的方法，其中所述表面多孔芯材料由以下步骤提供：
a)提供无孔或基本无孔的芯；
b)使选自有机烷氧基硅烷和四烷氧基硅烷的一种或多种单体水解缩合到所述无孔或基本无孔的芯上，以产生聚有机烷氧基硅氧烷；
c)使所述聚有机烷氧基硅氧烷进一步缩合，以形成表面多孔颗粒；以及
d)使所得的颗粒经受水热处理；
从而产生表面多孔芯材料。
153.用于产生表面多孔芯的根据权利要求152所述的方法，其中所述一种或多种单体不包括四烷氧基硅烷。
154.根据权利要求148或152所述的方法，其中所述缩合步骤包括用碱处理所述聚有机烷氧基硅氧烷的含水乳液，以形成表面多孔颗粒。
155.根据权利要求154所述的方法，还包括用酸处理所述表面多孔颗粒。
156.根据权利要求154所述的方法，还包括用一个或多个附加等份的碱处理所述聚有机烷氧基硅氧烷的含水乳液，以形成表面多孔颗粒。
157.根据权利要求156所述的方法，还包括用酸处理所述表面多孔颗粒。
158.根据权利要求148或152所述的方法，其中所述颗粒具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
159.根据权利要求148至158中任一项所述的方法，还包括制备所述聚有机烷氧基硅氧烷的含水悬浮液并在碱催化剂存在下胶凝，以产生所述多孔无机/有机杂化颗粒。
160.根据权利要求148至159中任一项所述的方法，其中步骤a)或步骤b)是酸催化的或碱催化的。
161.根据权利要求160所述的方法，其中步骤a)是酸催化的。
162.根据权利要求161所述的方法，其中所述酸选自盐酸、氢溴酸、氢氟酸、氢碘酸、硫酸、甲酸、乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸和磷酸。
163.根据权利要求160所述的方法，其中步骤b)是碱催化的。
164.根据权利要求163所述的方法，其中所述碱选自烷基胺、氢氧化铵、I族和II族金属的氢氧化物盐、I族金属的碳酸盐和碳酸氢盐、以及I族和II族金属的醇盐。
165.根据权利要求163所述的方法，其中所述碱催化的反应是水包油乳化反应。
166.根据权利要求148至165中任一项所述的方法，其中步骤a)和b)在选自以下的溶剂中进行：水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、叔丁醇、戊醇、己醇、环己醇、六氟异丙醇、环己烷、石油醚、二乙醚、二烷基醚、四氢呋喃、乙腈、乙酸乙酯、戊烷、己烷、庚烷、苯、甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、l-甲基-2-吡咯烷酮、二氯甲烷、氯仿、以及它们的组合。
167.根据权利要求132或133所述的方法，其中所述表面多孔芯材料由以下步骤提供：
(a)提供无孔或基本无孔的芯；
(b)使烯基-官能化有机硅烷与四烷氧基硅烷水解缩合；
(c)使步骤(a)的产物与有机烯烃单体共聚到所述无孔或基本无孔的芯上；以及
(d)进一步缩合步骤(b)的产物，以形成表面多孔芯材料。
168.根据权利要求132或133所述的方法，其中所述表面多孔芯材料由以下步骤提供：
(a)提供无孔或基本无孔的芯；
(b)使有机烯烃单体与烯基-官能化有机硅烷共聚；以及
(c)在非光学活性致孔剂存在下，使步骤(a)的产物与四烷氧基硅烷水解缩合到所述无孔或基本无孔的芯上；以及
(d)进一步缩合步骤(b)的产物，以形成表面多孔芯材料。
169.根据权利要求167或168所述的方法，其中所述共聚步骤是自由基引发的，并且其中所述水解缩合步骤是酸催化的或碱催化的。
170.根据权利要求167或168所述的方法，还包括使所得的颗粒经受水热处理。
171.根据权利要求148至170中任一项所述的方法，其中步骤b)或步骤c)中所产生的表面芯材料的尺寸设定成产生不同于步骤b)或步骤c)中所产生的表面多孔颗粒的粒度分布的粒度分布。
172.根据权利要求148至171中任一项所述的方法，其中所述表面芯材料具有非晶态或无定形分子序态。
173.根据权利要求172所述的方法，其中所述表面芯材料具有非周期性孔结构。
174.根据权利要求148至173中任一项所述的方法，其中所述颗粒具有约40m2/g至
2
1100m/g的表面积。
175.根据权利要求174所述的方法，其中所述颗粒具有约80m2/g至500m2/g的表面积。
176.根据权利要求175所述的方法，其中所述颗粒具有约800m2/g至1100m2/g的表面积。
177.根据权利要求148至176中任一项所述的方法，其中所述颗粒具有约0.2cm3/g至
3
1.5cm/g的平均孔体积。
178.根据权利要求177所述的方法，其中所述颗粒具有约0.6cm3/g至1.3cm3/g的平均孔体积。
179.根据权利要求148至178中任一项所述的方法，其中所述颗粒具有小于约110m2/g的微孔表面积。
180.根据权利要求179所述的方法，其中所述颗粒具有小于约105m2/g的微孔表面积。
181.根据权利要求180所述的方法，其中所述颗粒具有小于约80m2/g的微孔表面积。
182.根据权利要求181所述的方法，其中所述颗粒具有小于约50m2/g的微孔表面积。
183.根据权利要求148、152、或156中任一项所述的方法，其中所述颗粒具有约 至的平均孔径。
184.根据权利要求183所述的方法，其中所述颗粒具有约 至 的平均孔径。
185.根据权利要求148、152、或156中任一项所述的方法，其中所述颗粒具有约 至的平均孔径。
186.根据权利要求185所述的方法，其中所述颗粒具有约 至 的平均孔径。
187.根据权利要求148至186中任一项所述的方法，其中所述颗粒具有约0.1μm至约300μm的平均尺寸。
188.根据权利要求187所述的方法，其中所述颗粒具有约0.1μm至约30μm的平均尺寸。
189.根据权利要求148至188中任一项所述的方法，其中所述颗粒在约1至约14的pH下是水解稳定的。
190.根据权利要求189所述的方法，其中所述颗粒在约8至约14的pH下是水解稳定的。
191.根据权利要求189所述的方法，其中所述颗粒在约1至约5的pH下是水解稳定的。
192.根据权利要求148至191中任一项所述的方法，其中所述有机质含量为约25％至约
40％碳。
193.根据权利要求192所述的方法，其中所述有机质含量为约25％至约35％碳。
194.根据权利要求148至193中任一项所述的方法，其中R为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、或C1-C18烷基。
195.根据权利要求148至193中任一项所述的方法，其中R1为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、或C1-C18烷基。
196.根据权利要求148至193中任一项所述的方法，其中R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、或C1-C18杂芳基。
197.根据权利要求148至193中任一项所述的方法，其中所述多孔无机/有机杂化颗粒具有式I；其中p为0，q为0，t为1.5，m为2，并且R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、或C1-C18杂芳基；其中每个R2与两个或更多个硅原子连接。
198.根据权利要求197所述的方法，其中d为0。
199.根据权利要求197所述的方法，其中d为0.11。
200.根据权利要求197所述的方法，其中d为0.33。
201.根据权利要求197所述的方法，其中d为0.83。
202.根据权利要求148至193中任一项所述的方法，其中所述多孔无机/有机杂化颗粒具有式I；其中d为0，q为0，并且R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、或C1-C18杂芳基；其中每个R2与两个或更多个硅原子连接。
203.根据权利要求202所述的方法，其中p为0、1、或2。
204.根据权利要求202所述的方法，其中t为1.0或1.5。
205.根据权利要求202所述的方法，其中m为1或2。
206.根据权利要求148至193中任一项所述的方法，其中所述一种或多种单体选自：
以及 其中
R、R1和R2如以上权利要求中任一项所定义；
X为C1-C18烷氧基或C1-C18烷基；并且
n为1至8。
207.根据权利要求206所述方法，其中所述单体为l,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷：
208.根据权利要求206所述的方法，其中所述单体为l,2-双(甲基二乙氧基甲硅烷基)乙烷：
或1,8-双(三乙氧基甲硅烷基)辛烷：
209.根据权利要求148至193中任一项所述的方法，其中所述颗粒已用具有式Za(R’)bSi-R”的表面改性剂进行表面改性，其中Z＝Cl、Br、I、C1-C5烷氧基、二烷基氨基或三氟甲烷磺酸酯；a和b各自为0至3的整数，前提条件是a+b＝3；R’为C1-C6直链、环状或支链的烷基基团，并且R”为官能化基团。
210.根据权利要求209所述的方法，其中所述颗粒已通过用聚合物涂布而被表面改性。
211.根据权利要求209所述的方法，其中R’选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、仲丁基、戊基、异戊基、己基和环己基。
212.根据权利要求209所述的方法，其中所述官能化基团R”选自烷基、烯基、炔基、芳基、氰基、氨基、二醇、硝基、酯、阳离子或阴离子交换基团、包含嵌入极性官能团和手性部分的烷基或芳基基团。
213.根据权利要求212所述的方法，其中所述官能化基团R”为C1-C30烷基基团。
214.根据权利要求212所述的方法，其中所述官能化基团R”为C1-C20烷基基团。
215.根据权利要求210所述的方法，其中所述表面改性剂选自辛基三氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、辛基二甲基氯硅烷和十八烷基二甲基氯硅烷。
216.根据权利要求214所述的方法，其中所述表面改性剂选自辛基三氯硅烷和十八烷基三氯硅烷。
217.根据权利要求148至193中任一项所述的方法，其中所述颗粒已通过有机基团和硅醇基改性的组合而被表面改性。
218.根据权利要求148至193中任一项所述的方法，其中所述颗粒已通过有机基团改性和涂布聚合物的组合而被表面改性。
219.根据权利要求148至193中任一项所述的方法，其中所述颗粒已通过硅醇基改性和涂布聚合物的组合而被表面改性。
220.根据权利要求148至193中任一项所述的方法，其中所述颗粒已经由在颗粒的有机基团与改性试剂之间形成有机共价键而被表面改性。
221.根据权利要求148至193中任一项所述的方法，其中所述颗粒已通过有机基团改性、硅醇基改性和涂布聚合物的组合而被表面改性。
222.根据权利要求148至193中任一项所述的方法，其中所述颗粒已通过硅醇基改性而被表面改性。
223.根据权利要求148至193中任一项所述的方法，其中所述多孔无机/有机杂化颗粒通过进一步包含致孔剂而被改性。
224.根据权利要求223所述的方法，其中所述致孔剂选自环己醇、甲苯、均三甲苯、2-乙基已酸、邻苯二甲酸二丁酯、1-甲基-2-吡咯烷酮、1-十二烷醇和Triton X-45。
225.根据权利要求224所述的方法，其中所述致孔剂是甲苯或均三甲苯。
226.根据权利要求148至193中任一项所述的方法，其中由步骤b)所得的所述表面芯材料颗粒通过进一步包含表面活性剂或稳定剂而被改性。
227.根据权利要求226所述的方法，其中所述表面活性剂是Triton X-45、Triton X100、Triton X305、TLS、Pluronic F-87、Pluronic P-105、Pluronic P-123、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基硫酸铵、十二烷基硫酸TRIS、或Triton X-165。
228.根据权利要求227所述的方法，其中所述表面活性剂是十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基硫酸铵、或十二烷基硫酸TRIS。
229.一种由根据权利要求148至228中任一项所述的方法产生的包含表面多孔芯和无机/有机外表面的无机/有机杂化材料，其包含约0摩尔％至不超过约25摩尔％范围内的量的SiO2，其中所述颗粒的孔基本上是无序的。
230.一种由根据权利要求148至282中任一项所述的方法产生的包含表面多孔芯和无机/有机外表面的无机/有机杂化材料，其包含约25摩尔％至不超过约50摩尔％范围内的量的SiO2，其中所述颗粒的孔基本上是无序的，并且其中所述颗粒具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
231.根据权利要求230所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯和无机/有机外表面具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
232.根据权利要求234至231中任一项所述的无机/有机杂化材料，其中所述表面多孔芯和所述无机/有机外表面独立地选自分别如权利要求22、25、26、27或28所述的式I、II、II、IV或V。
233.一种分离设备，具有包含根据权利要求1至126中任一项所述的无机/有机杂化材料的固定相。
234.根据权利要求233所述的分离设备，其中所述设备选自色谱柱、薄层板、过滤膜、样品提纯设备、固体载体、微芯片分离设备、以及微量滴定板。
235.根据权利要求234所述的分离设备，其中所述分离设备能够用于选自以下的应用：
固相萃取、高压液相色谱、超高效液相色谱、组合化学、合成、生物测定、质谱、正相分离、反相分离、HILIC分离、SFC分离、亲和分离、以及SEC分离。
236.一种色谱柱，包括：
a)用于接收填充材料的具有圆柱形内部的柱，以及
b)填充色谱床，其包含根据权利要求1至126中任一项所述的无机/有机杂化材料。
237.一种试剂盒，包括根据权利要求1至126中任一项所述的无机/有机杂化材料以及使用说明。
238.根据权利要求237所述的试剂盒，其中所述说明书用于与分离设备一起使用。
239.根据权利要求238所述的试剂盒，其中所述分离设备选自色谱柱、薄层板、过滤膜、样品提纯装置以及微量滴定板。
用于色谱分离的包含表面多孔芯和周围材料的杂化材料
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求提交于2016年3月6日的美国临时申请序列号62/304,254；提交于2016年3月6日的美国临时申请序列号62/304,259；以及提交于2016年3月6日的美国临时申请序
列号62/304,261的权益和优先权；这些专利的公开内容全文以引用方式并入本文中。
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[0003] 本专利申请还涉及提交于2009年6月1日的美国临时申请序列号61/183,075；提交于2010年7月26日的美国临时申请序列号61/367,797；提交于2010年6月1日的国际申请序
列号PCT/US2010/036835；以及提交于2011年7月25日的国际申请序列号PCT/US2011/
045246；这些专利的公开内容全文以引用方式并入本文中。
列号PCT/US2010/036835；以及提交于2011年7月25日的国际申请序列号PCT/US2011/
045246；这些专利的公开内容全文以引用方式并入本文中。
背景技术
[0004] 用于液相色谱(LC)的填充材料通常分为两类：有机材料，例如聚二乙烯基苯；无机材料，以二氧化硅为典型例子。许多有机材料对强碱性和强酸性流动相而言在化学上是稳定的，从而允许流动相pH选择的灵活性。然而，有机色谱材料通常导致柱尤其对低分子量分析物的效率较低。许多有机色谱材料不仅缺乏典型色谱二氧化硅的机械强度，而且它们还
在流动相的组成改变时收缩和溶胀。
在流动相的组成改变时收缩和溶胀。
[0005] 二氧化硅是最广泛用于高效液相色谱法(HPLC)的材料。最常见的应用采用经诸如十八烷基(Cl8)、辛基(C8)、苯基、氨基、氰基等的有机官能团表面衍生化的二氧化硅。作为HPLC的固定相，这些填充材料导致柱具有高效率并且未示出收缩或溶胀的迹象。
[0006] 仍然需要化学稳定且提供附加机械强度、提高的柱效和色谱选择性的可选材料。发明内容
[0007] 本发明提供例如用于色谱分离的新型色谱材料、其制备方法以及包含该色谱材料的分离设备。其中周围材料缩合在表面多孔芯材料上的本发明的无机/有机杂化材料的制
备将允许不同的杂化填充材料家族由单一表面多孔材料制备。周围材料的疏水性、离子交
换能力、表面电荷或硅醇活性的差异可用于小分子、碳水化合物、抗体、全蛋白、肽和/或DNA的独特色谱分离。此外，通过选择具有与给定色谱应用有关的官能团(例如侧链烷基胺、醇、羧酸、烯烃或氰基基团)的聚有机硅氧烷(POS)，可制备在颗粒的表面附近具有合成上可用
的侧基的新杂化材料。
备将允许不同的杂化填充材料家族由单一表面多孔材料制备。周围材料的疏水性、离子交
换能力、表面电荷或硅醇活性的差异可用于小分子、碳水化合物、抗体、全蛋白、肽和/或DNA的独特色谱分离。此外，通过选择具有与给定色谱应用有关的官能团(例如侧链烷基胺、醇、羧酸、烯烃或氰基基团)的聚有机硅氧烷(POS)，可制备在颗粒的表面附近具有合成上可用
的侧基的新杂化材料。
[0008] 因此在一个方面，本发明提供一种包含无机/有机杂化周围材料和表面多孔芯的无机/有机杂化材料。
[0009] 在某些方面，无机/有机杂化周围材料和表面多孔芯由不同的材料构成。在其它方面，无机/有机杂化周围材料和表面多孔芯由相同的材料构成。
[0010] 在另一些方面，无机/有机杂化周围材料由增强选自以下的特征中的一种或多种的材料构成：色谱选择性、颗粒化学稳定性、柱效、以及机械强度。类似地，在其它方面，表面多孔芯由增强选自以下的一种或多种特征的材料构成：色谱选择性、颗粒化学稳定性、柱效和机械强度。
[0011] 在其它方面，无机/有机周围材料由以下材料构成：提供亲水/亲脂平衡(HLB)、表面电荷(例如等电点或硅醇pKa)、和/或表面功能性的变化以增强色谱分离的材料。
[0012] 在另一些方面，无机/有机杂化周围材料独立地源于：使一种或多种聚合物有机官能金属前体和/或聚合物金属氧化物前体在表面多孔芯的表面上缩合；或者将部分缩合的
聚合物有机官能金属前体、两种或更多种聚合物有机官能金属前体的混合物、或者一种或
多种聚合物有机官能金属前体与聚合物金属氧化物前体的混合物施加在表面多孔芯的表
面上。
聚合物有机官能金属前体、两种或更多种聚合物有机官能金属前体的混合物、或者一种或
多种聚合物有机官能金属前体与聚合物金属氧化物前体的混合物施加在表面多孔芯的表
面上。
[0014] 在另一些方面，无机/有机杂化周围材料独立地源于：
[0015] 使一种或多种有机官能硅烷和/或四烷氧基硅烷在表面多孔芯的表面上缩合，或者
[0016] 将部分缩合的有机官能硅烷、两种或更多种有机官能硅烷的混合物、或者一种或多种有机官能硅烷与四烷氧基硅烷(即四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷)的混合物施加在表面
多孔芯的表面上。
多孔芯的表面上。
[0017] 在一些方面，无机/有机杂化周围材料可独立地为多孔的或无孔的。此外，无机/有机杂化周围材料的孔结构可独立地具有或不具有有序孔结构。在某些方面，无机/有机杂化周围材料可具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
[0018] 在其它方面，无机/有机杂化周围材料可独立地包含0摩尔％至100摩尔％的杂化材料。在特定方面，无机/有机杂化周围材料的无机部分可独立地以约0摩尔％至不超过约
25摩尔％范围内的量存在，其中无机/有机杂化周围材料的孔基本上是无序的。类似地，无机/有机杂化周围材料的无机部分可独立地以约25摩尔％至不超过约50摩尔％范围内的量
存在，其中无机/有机杂化周围材料的孔基本上是无序的，并且其中无机/有机杂化周围材
料独立地具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
25摩尔％范围内的量存在，其中无机/有机杂化周围材料的孔基本上是无序的。类似地，无机/有机杂化周围材料的无机部分可独立地以约25摩尔％至不超过约50摩尔％范围内的量
存在，其中无机/有机杂化周围材料的孔基本上是无序的，并且其中无机/有机杂化周围材
料独立地具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
[0019] 在一些方面，无机/有机杂化周围材料可包含式I的材料：
[0020] (SiO2)d/[R2((R)P(R1)qSiOt)m]； (I)
[0021] 其中，
[0022] R和R1各自独立地为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
[0023] R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C1-C18杂芳基；或不存在；其中每个R2与两个或更多个硅原子连接；
[0024] p和q各自独立地为0.0至3.0；
[0025] t为0.5、1.0、或1.5；
[0026] d为0至约30；
[0027] m为1至20的整数；其中R、R1和R2被任选地取代；
[0028] 前提条件是：
[0029] (1)当R2不存在时，m＝l，并且当0
[0030] (2)当R2存在时，m＝2至20，并且当p+q≤2时，
[0031] 在其它方面，无机/有机杂化周围材料可包含式II的材料：
[0032] (SiO2)d/[(R)p(R1)qSiOt] (II)；
[0033] 其中，
[0034] R和R1各自独立地为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
[0035] d为0至约30；
[0036] p和q各自独立地为0.0至3.0，前提条件是当p+q＝1时，则t＝l.5；当p+q＝2时，则t＝1；或者当p+q＝3时，则t＝0.5。
[0037] 在另一些方面，无机/有机杂化周围材料可包含式III的材料：
[0038] (SiO2)d/[R2((R1)rSiOt)m] (III)
[0039] 其中，
[0040] R1为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
[0041] R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C1-C18杂芳基；或不存在；其中每个R2与两个或更多个硅原子连接；
[0042] d为0至约30；
[0043] r为0、1或2，前提条件是当r＝0时，则t＝1.5；或者当r＝1时，则t＝l；或者当r＝2时，则t＝0.5；并且
[0044] m为1至20的整数。
[0045] 在另一些方面，无机/有机杂化周围材料可包含式IV的材料：
[0046] (A)x(B)y(C)z (IV)，
[0047] 其中重复单元A、B和C的排列可为无规、嵌段、或无规与嵌段的组合；
[0048] A为经由有机键共价键合到一个或多个重复单元A或B上的有机重复单元；
[0049] B为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或C上且可经由有机键进一步键合到一个或多个重复单元A或B上的有机硅氧烷重复单元；
[0050] C为经由无机键而键合到一个或多个重复单元B或C上的无机重复单元；并且
[0051] x和y为正数，并且z为非负数，其中x+y+z＝1。在某些实施方案中，当z＝0时，则0.002≤x/y≤210，并且当z≠0时，则0.0003≤y/z≤500且0.002≤x/(y+z)≤210。
[0052] 在又一些方面，无机/有机杂化周围材料可包含式V的材料：
[0053] (A)x(B)y(B*)y*(C)z (V)，
[0054] 其中重复单元A、B、B*和C的排列可为无规、嵌段、或无规与嵌段的组合；
[0055] A为经由有机键共价键合到一个或多个重复单元A或B上的有机重复单元；
[0056] B为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上且可经由有机键进一步键合到一个或多个重复单元A或B上的有机硅氧烷重复单元；
[0057] B*为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上的有机硅氧烷重复单元，其中B*为不具有反应性(即可聚合的)有机组分且可进一步具有可在聚合后去保
护的受保护官能团的有机硅氧烷重复单元；
护的受保护官能团的有机硅氧烷重复单元；
[0058] C为经由无机键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上的无机重复单元；并且
[0059] x、y和y*为正数，并且z为非负数，其中x+y+z＝1。在某些实施方案中，当z＝0时，则0.002≤x/(y+y*)≤210，并且当z≠0时，则0.0003≤(y+y*)/z≤500且0.002≤x/(y+y*+z)
≤210。
≤210。
[0060] 在一些方面，表面多孔芯的杂化物含量的范围为1摩尔％-100摩尔％杂化物或4摩尔％-100摩尔％杂化物。在某些方面，表面多孔芯的结构可独立地具有或不具有共聚结构。
类似地，表面多孔芯的孔结构可独立地具有或不具有有序孔结构。
类似地，表面多孔芯的孔结构可独立地具有或不具有有序孔结构。
[0061] 在一些方面，表面多孔芯具有式I的基本无孔的芯和一层或多层杂化壳层：
[0062] (SiO2)d/[R2((R)p(R1)qSiOt)m]； (I)
[0063] 其中，
[0064] R和R1各自独立地为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
[0065] R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C1-C18杂芳基；或不存在；其中每个R2与两个或更多个硅原子连接；
[0066] p和q各自独立地为0.0至3.0；
[0067] t为0.5、1.0、或1.5；
[0068] d为0至约30；
[0069] m为1至20的整数；其中R、R1和R2被任选地取代；前提条件是：
[0070] (1)当R2不存在时，m＝l，并且当0
[0071] (2)当R2存在时，m＝2至20，并且当p+q≤2时，
[0072] 在其它方面，表面多孔芯具有式II的基本无孔的芯和杂化壳层的一个或多个层：
[0073] (SiO2)d/[(R)p(R1)qSiOt] (II)；
[0074] 其中，
[0075] R和R1各自独立地为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
[0076] d为0至约30；
[0077] p和q各自独立地为0.0至3.0，前提条件是当p+q＝1时，则t＝1.5；当p+q＝2时，则t＝1；或者当p+q＝3时，则t＝0.5。
[0078] 在另一些方面，表面多孔芯具有式III的基本无孔的芯和一层或多层杂化壳层：
[0079] (SiO2)d/[R2((R1)rSiOt)m]； (III)
[0080] 其中，
[0081] R1为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
[0082] R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C1-C18杂芳基；或不存在；其中每个R2与两个或更多个硅原子连接；
[0083] d为0至约30；
[0084] r为0、1或2，前提条件是当r＝0时，则t＝1.5；或者当r＝l时，则t＝l；或者当r＝2时，则t＝0.5；并且
[0085] m为1至20的整数。
[0086] 在又一些方面，表面多孔芯具有式IV的基本无孔的芯和杂化壳层的一个或多个层：
[0087] (A)x(B)y(C)z (IV)，
[0088] 其中重复单元A、B和C的排列可为无规、嵌段、或无规与嵌段的组合；
[0089] A为经由有机键共价键合到一个或多个重复单元A或B上的有机重复单元；
[0090] B为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或C上且可经由有机键进一步键合到一个或多个重复单元A或B上的有机硅氧烷重复单元；
[0091] C为经由无机键而键合到一个或多个重复单元B或C上的无机重复单元；并且
[0092] x和y为正数，并且z为非负数，其中x+y+z＝1。在某些实施方案中，当z＝0时，则0.002≤x/y≤210，并且当z≠0时，则0.0003≤y/z≤500且0.002≤x/(y+z)≤210。
[0093] 在又一些方面，表面多孔芯具有式V的基本无孔的芯和杂化壳层的一个或多个层：
[0094] (A)x(B)y(B*)y*(C)z (V)，
[0095] 其中重复单元A、B、B*和C的排列可为无规、嵌段、或无规与嵌段的组合；
[0096] A为经由有机键共价键合到一个或多个重复单元A或B上的有机重复单元；
[0097] B为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上且可经由有机键进一步键合到一个或多个重复单元A或B上的有机硅氧烷重复单元；
[0098] B*为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上的有机硅氧烷重复单元，其中B*为不具有反应性(即可聚合的)有机组分且可进一步具有可在聚合后去保
护的受保护官能团的有机硅氧烷重复单元；
护的受保护官能团的有机硅氧烷重复单元；
[0099] C为经由无机键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上的无机重复单元；并且
[0100] x、y和y*为正数，并且z为非负数，其中x+y+z＝1。在某些实施方案中，当z＝0时，则0.002≤x/(y+y*)≤210，并且当z≠0时，则0.0003≤(y+y*)/z≤500且0.002≤x/(y+y*+z)
≤210。
≤210。
[0101] 在某些方面，本发明提供无机/有机杂化材料，其中表面多孔芯和/或无机/有机杂化周围材料是包含有序区域的多孔杂化无机/有机材料，具有下式IV、V或VI：
[0102] (A)x(B)y(C)z (式IV)
[0103] 其中重复单元A、B和C的排列可为无规、嵌段、或无规与嵌段的组合；
[0104] A为经由有机键共价键合到一个或多个重复单元A或B上的有机重复单元；
[0105] B为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或C上且可经由有机键进一步键合到一个或多个重复单元A或B上的有机硅氧烷重复单元；
[0106] C为经由无机键而键合到一个或多个重复单元B或C上的无机重复单元；并且
[0107] x、y为正数，并且z为非负数，其中x+y+z＝1。在某些实施方案中，当z＝0时，则0.002≤x/y≤210，并且当z≠0时，则0.0003≤y/z≤500且0.002≤x/(y+z)≤210；
[0108] (A)x(B)y(B*)y*(C)z (式V)
[0109] 其中重复单元A、B、B*和C的排列可为无规、嵌段、或无规与嵌段的组合；
[0110] A为经由有机键共价键合到一个或多个重复单元A或B上的有机重复单元；
[0111] B为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上且可经由有机键进一步键合到一个或多个重复单元A或B上的有机硅氧烷重复单元；
[0112] B*为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上的有机硅氧烷重复单元，其中B*为不具有反应性(即可聚合的)有机组分且可进一步具有可在聚合后去保
护的受保护官能团的有机硅氧烷重复单元；
护的受保护官能团的有机硅氧烷重复单元；
[0113] C为经由无机键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上的无机重复单元；并且
[0114] x、y为正数，并且z为非负数，其中x+y+z＝1。在某些实施方案中，当z＝0时，则0.002≤x/(y+y*)≤210，并且当z≠0时，则0.0003≤(y+y*)/z≤500且0.002≤x/(y+y*+z)
≤210；或
≤210；或
[0115] [A]y[B]x (式VI)，
[0116] 其中x和y是完整数，并且A为
[0117] SiO2/(R1pR2qSiOt)n或Si02/[R3(R1rSi0t)m]n；
[0118] 其中R1和R2独立地为取代或未取代的C1至C7烷基基团、或者取代或未取代的芳基基团，R3为桥连两个或更多个硅原子的取代或未取代的C1至C7烷基、烯基、炔基、或亚芳基基团，p和q为0、1、或2，前提条件是p+q＝1或2，并且当p+q＝1时，t＝1.5，并且当p+q＝2时，t＝
1；r为0或1，前提条件是当r＝0时，t＝1.5，并且当r＝1时，t＝1；m为大于或等于2的整数；并且n为0.01至100的数；
1；r为0或1，前提条件是当r＝0时，t＝1.5，并且当r＝1时，t＝1；m为大于或等于2的整数；并且n为0.01至100的数；
[0119] B为：
[0120] SiO2/(R4vSiOt)n
[0121] 其中R4为羟基、氟、烷氧基、芳氧基、取代的硅氧烷、蛋白质、肽、碳水化合物、核酸、或它们的组合，R4不为R1、R2、或R3；v为1或2，前提条件是当v＝1时，t＝1.5，并且当v＝2时，t＝1；并且n为0.01至100的数；
[0122] 其中所述式VI的材料具有内部区域和外表面，并且所述材料的所述内部区域具有由A表示的组分；所述材料的所述外表面具有由A和B表示的组分，并且其中所述外部组分为约1至约99％的B组分和包含A的其余部分。
[0123] 在一些方面，本发明提供无机/有机杂化材料，其中表面多孔芯为整料、颗粒或球形颗粒。
[0124] 在其它方面，本发明提供通过涂布聚合物而被表面改性的无机/有机杂化材料。在某些方面，无机/有机杂化材料已用具有式Za(R’)bSi-R”的表面改性剂进行表面改性，其中Z＝Cl、Br、I、Cl-C5烷氧基、二烷基氨基或三氟甲烷磺酸酯；a和b各自为0至3的整数，前提条件是a+b＝3；R’为C1-C6直链、环状或支链的烷基基团，并且R”为官能化基团。
[0125] 在某些方面，本发明提供无机/有机杂化材料，其还包含分散在表面多孔芯和/或无机/有机杂化周围材料内的纳米粒子。在其它方面，纳米粒子可为多于一种纳米粒子的混合物，并且可为结晶的或无定形的。在另一些方面，纳米粒子可为碳化硅、铝、金刚石、铈、炭黑、碳纳米管、锆、钡、铈、钴、铜、铕、钆、铁、镍、钐、硅、银、钛、锌、硼、它们的氧化物、以及它们的氮化物。
[0126] 在另一方面，本发明提供了一种无机/有机杂化颗粒，其包含表面多孔颗粒芯和无机/有机杂化周围材料，其中所述颗粒具有式：
[0127] (Y(CH2)nSiO1.5)X(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)y(SiO2)z
[0128] 其中：
[0129] 每个Y独立地为-OH、-NH2、-NR2、-NR2R’+、SH、S(O)0-2R、S(O)0-2O-、C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基芳基、C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
[0130] 每个R和R’独立地为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
[0131] n为0至18；
[0132] x、y和z独立地为约0.0至约1.0，其中y+z为1.0-x，并且y为z的约3.0至约5.0倍。
[0133] 在某些方面，Y为-OH，且n为3。在其它方面，x为1.0。在另一些方面，Y为-OH，n为3并且x为1.0。在另一些方面，n为3至12、或3至8。
[0134] 在另一方面，本发明提供了一种用于制备包含表面多孔芯和无机/有机杂化周围材料的无机/有机杂化材料的方法，包括以下步骤：
[0135] 提供表面多孔芯材料；以及
[0136] 使一种或多种聚合物有机官能金属前体和/或聚合物金属氧化物前体在表面多孔芯的表面上缩合。
[0137] 在又一方面，本发明提供了一种用于制备包含表面多孔芯和无机/有机杂化周围材料的无机/有机杂化材料的方法，包括以下步骤：
[0138] 提供表面多孔芯材料；
[0139] 将部分缩合的聚合物有机官能金属前体、两种或更多种聚合物有机官能金属前体的混合物、或者一种或多种聚合物有机官能金属前体与聚合物金属氧化物的混合物施加在
表面多孔芯的表面上；以及
表面多孔芯的表面上；以及
[0140] 使所述表面进一步缩合。
[0141] 在另一方面，本发明提供了一种用于制备包含表面多孔芯和无机/有机杂化周围材料的无机/有机杂化材料的方法，包括以下步骤：
[0142] 提供表面多孔芯材料；以及
[0143] 使一种或多种聚合物有机官能金属前体和/或聚合物金属氧化物前体在表面多孔芯的表面上缩合。
[0144] 在又一方面，本发明提供了一种用于制备包含表面多孔芯和无机/有机杂化周围材料的无机/有机杂化材料的方法，包括以下步骤：
[0145] 提供表面多孔芯材料；
[0146] 将部分缩合的聚合物有机官能金属前体、两种或更多种聚合物有机官能金属前体的混合物、或者一种或多种聚合物有机官能金属前体与聚合物金属氧化物的混合物施加在
表面多孔芯的表面上；以及
表面多孔芯的表面上；以及
[0147] 使所述表面进一步缩合。
[0148] 在某些方面，在制备杂化材料的方法中所用的表面多孔芯材料可由以下步骤提供：
[0149] a)提供无孔或基本无孔的芯，
[0150] b)使选自有机烷氧基硅烷和四烷氧基硅烷的一种或多种单体与选自有机烷氧基硅烷、四烷氧基硅烷、金属氧化物前体和陶瓷前体的一种或多种单体水解缩合到所述无孔
或基本无孔的芯上，以产生聚有机烷氧基硅氧烷；
或基本无孔的芯上，以产生聚有机烷氧基硅氧烷；
[0151] c)使聚有机烷氧基硅氧烷进一步缩合，以形成表面多孔颗粒；以及
[0153] 在其它方面，在制备杂化材料的方法中所用的表面多孔芯材料可由以下步骤提供：
[0154] (a)提供无孔或基本无孔的芯，
[0155] (b)使烯基-官能化有机硅烷与四烷氧基硅烷水解缩合到所述无孔或基本无孔的芯上；
[0156] (c)使步骤(a)的产物与有机烯烃单体共聚；以及
[0157] (d)进一步缩合步骤(b)的产物，以形成表面多孔颗粒。
[0158] 在另一些方面，在制备杂化材料的方法中所用的表面多孔芯材料可由以下步骤提供：
[0159] (a)提供无孔或基本无孔的芯，
[0160] (b)使有机烯烃单体与烯基-官能化有机硅烷共聚；以及
[0161] (c)在非光学活性致孔剂存在下，使步骤(b)的产物与四烷氧基硅烷水解缩合到所述无孔或基本无孔的芯上；以及
[0162] (d)进一步缩合步骤(c)的产物，以形成表面多孔颗粒。
[0163] 在其它方面，本发明提供具有包含本发明的无机/有机杂化材料的固定相的分离设备。在某些方面，分离设备可为色谱柱、薄层板、过滤膜、样品提纯设备、固体载体、微芯片分离设备、或微量滴定板。
[0164] 在另一些方面，分离设备可用于固相萃取、高压液相色谱、超高效液相色谱、组合化学、合成、生物测定、或质谱。
[0165] 在另一方面，本发明提供了一种色谱柱，其包括：
[0166] a)用于接收填充材料的具有圆柱形内部的柱，以及
[0169] 图2示出在颗粒填充到HPLC柱中之前(a)，以及在颗粒填充在HPLC柱中之后，在高pH条件(10mM碳酸氢铵，pH 10.5，60℃)下测试，并从柱挤出(b)的代表性颗粒的SEM图像。
[0170] 图3示出在颗粒填充到HPLC柱中之前(a)，以及在颗粒填充到HPLC柱中之后，在高pH条件(10mM碳酸氢铵，pH 10.5，60℃)下测试，并从柱挤出(b&c)的代表性颗粒(经由研钵和研杵碾碎)的SEM图像。
[0171] 图4(a&b)示出显示颗粒填充之前以及在高pH条件(10mM碳酸氢铵，pH 10.5，60℃)下测试的芯侵蚀的表面多孔颗粒的BIB-SEM图像。
[0172] 图5示出在暴露于高pH测试条件之前(a和b)和暴露于高pH条件之后(c&d)的竞争物A和竞争物B颗粒的BIB-SEM图像。测试条件：10mM碳酸氢铵，pH 10.5，60℃。
[0173] 图6A和6B显示示出就竞争物柱而言颗粒尺寸对高pH稳定性影响的色谱结果，如由4-sigma初始效率的百分比变化(a)，半高效率的百分比变化(b)，拖尾因子(c)，压力百分比变化(d)所测定。
[0174] 图7示出样品8-在暴露于高pH条件之前(a)和之后(b)一次性加入100％BTEE PEOS的NPS芯。
[0175] 图8示出样品3-在暴露于高pH之前(a)和之后(b)经一次性加入Zr而表面改性的NPS芯。
[0176] 图9示出样品5-在暴露于高pH之前(a)和之后(b)经两次性加入Zr而表面改性的NPS芯。
[0177] 图10示出暴露于高pH条件之前(a)和之后(b)的对照NPS芯。
[0179] 图12A和图12B示出高pH稳定性结果，如由4-sigma初始效率的百分比变化(a)，半高效率的百分比变化(b)，拖尾因子(c)，压力百分比变化(d)所示，详细测试条件在“样品测试1”中有所描述。
[0180] 图13示出(a)状态1-多孔层与颗粒芯直接接触
[0181] (b)状态2-多孔层与颗粒芯的熔凝、聚结、或烧结的外观
[0182] (c)状态3-多孔层与颗粒芯无接触。
[0183] 图14示出描述实施例SPC-25所述途径的示意图。
[0184] 图15示出在NPS芯上产生杂化表面的方法。
[0185] 图16显示本发明材料的横截面，示出多孔层以及可用芯表面上的周围材料。
具体实施方式
[0186] 本发明提供例如用于色谱分离的新型色谱材料、其制备的方法以及包含该色谱材料的分离设备。其中周围材料缩合在多孔杂化芯材料上的本发明材料的制备将允许不同的
杂化填充材料家族由单一芯杂化材料制备。
杂化填充材料家族由单一芯杂化材料制备。
[0187] 周围材料的疏水性、离子交换能力、表面电荷或硅醇活性的差异可用于小分子、碳水化合物、抗体、全蛋白、肽和/或DNA的独特色谱分离。此外，通过选择具有与给定色谱应用有关的官能团(例如侧链烷基胺、醇、羧酸、烯烃或氰基基团)的聚有机硅氧烷(POS)，可制备在颗粒的表面附近具有合成上可用的侧基的新杂化材料。在某些实施方案中，术语“周围材料”可指构成周围材料涂层的材料或周围材料涂层本身。
[0188] 通过参照以下列出的定义更充分地描述本发明。
[0189] 定义
[0190] 如本文所用，“表面多孔”或“薄膜”是指如下多孔材料：孔隙位于材料的外部部分，并且其中材料的中心或芯部分是基本上无孔的。非限制地，表面多孔材料和表面多孔芯展示出材料的中心部分小于0.1cc/g的孔隙率，并且朝向材料表面的孔隙率更大。
[0191] “杂化物”包括基于无机的结构，其中有机官能团与内部或“骨架”无机结构以及杂化材料表面均成一整体。杂化材料的无机部分可为例如氧化铝、二氧化硅、钛、铈，或者“杂化物”包括基于无机的结构，其中有机官能团与内部或“骨架”无机结构以及杂化材料表面均成一整体。杂化材料的无机部分可为例如氧化铝、二氧化硅、钛、铈、或氧化锆、或陶瓷材料；在一个优选的实施方案中，杂化材料的无机部分是二氧化硅。如上所示，示例性杂化材料示于美国专利4,017,528、6,528,167、6,686,035和7,175,913中。
[0192] “杂化芯”包括表面多孔颗粒、整料或其它合适结构形式的如本文所定义的杂化材料，其形成了包含本发明的无机/有机杂化周围材料的无机/有机杂化材料的内部部分。
[0193] “无机/有机杂化周围材料”包括围绕表面多孔芯的如本文所定义的杂化材料。无机/有机杂化周围材料可完全围绕表面多孔芯，因此包封表面多孔芯，或者仅可部分地围绕表面多孔芯，因此在表面多孔芯的表面区域上的一个或多个位置处留下暴露的表面多孔芯
的表面。无机/有机杂化周围材料可以使得不连续或明显转变可被辨别的方式设置于或结
合于或退火至表面多孔芯，或可以使得与表面多孔芯的表面共混导致材料分级且无不连续
内部芯表面的方式结合于表面多孔芯。在某些实施方案中，无机/有机杂化周围材料可相同或不同于表面多孔芯材料。在包括无机/有机杂化周围材料和表面多孔芯由相同材料构成
的那些的某些实施方案中，周围材料可表现出不同的物理或生理化学特性，包括但不限于
平均孔体积、比表面积、微孔体积、微孔表面积、平均孔径、碳含量或水解pH稳定性。
的表面。无机/有机杂化周围材料可以使得不连续或明显转变可被辨别的方式设置于或结
合于或退火至表面多孔芯，或可以使得与表面多孔芯的表面共混导致材料分级且无不连续
内部芯表面的方式结合于表面多孔芯。在某些实施方案中，无机/有机杂化周围材料可相同或不同于表面多孔芯材料。在包括无机/有机杂化周围材料和表面多孔芯由相同材料构成
的那些的某些实施方案中，周围材料可表现出不同的物理或生理化学特性，包括但不限于
平均孔体积、比表面积、微孔体积、微孔表面积、平均孔径、碳含量或水解pH稳定性。
[0194] 术语“脂环族基团”包括三个或更多个碳原子的闭环结构。脂环族基团包括环烷烃或环烷(即饱和环烃)，具有两个或更多个双键的不饱和环烯、以及具有一个三键的环炔烃。其不包括芳族基团。环烷烃的示例包括环丙烷、环己烷和环戊烷。环烯烃的示例包括环戊二烯和环辛四烯。脂环族基团还包括稠环结构和取代的脂环族基团，诸如烷基取代的脂环族
基团。在脂环族的实例中，此类取代基还可包括低级烷基、低级烯基、低级烷氧基、低级烷硫基、低级烷基氨基、低级烷基羧基、硝基、羟基、-CF3、-CN等。
基团。在脂环族的实例中，此类取代基还可包括低级烷基、低级烯基、低级烷氧基、低级烷硫基、低级烷基氨基、低级烷基羧基、硝基、羟基、-CF3、-CN等。
[0195] 术语“脂族基团”包括通常具有1至22个碳原子的以直链或支链为特征的有机化合物。脂族基团包括烷基基团、烯基基团和炔基基团。在复合结构中，链可为支链或交联的。烷基基团包括具有一个或多个碳原子的饱和烃，包括直链烷基基团和支链烷基基团。此类烃
部分可在一个或多个碳上被例如卤素、羟基、硫醇、氨基、烷氧基、烷基羧基、烷硫基、或硝基基团所取代。除非碳的数目另有说明，如本文所用的“低级脂族”意指如上定义的脂族基团(例如低级烷基、低级烯基、低级炔基)，但具有一至六个碳原子。代表性的此类低级脂族基团例如低级烷基基团为甲基、乙基、正丙基、异丙基、2-氯丙基、正丁基、仲丁基、2-氨基丁基、异丁基、叔丁基、3-硫代戊基等。如本文所用，术语“硝基”意指-NO2；术语“卤素”表示-F、-Cl、-Br或-I；术语“硫醇”意指SH；并且术语“羟基”意指-OH。因此，如本文所用，术语“烷基氨基”意指具有连接到其上的氨基基团的如本文所定义的烷基基团。合适的烷基氨基基
团包括具有1至约12个碳原子，优选1至约6个碳原子的基团。术语“烷硫基”是指具有连接到其上的巯基基团的如本文所定义的烷基基团。合适的烷硫基基团包括具有1至约12个碳原
子，优选1至约6个碳原子的基团。如本文所用，术语“烷基羧基”意指具有连接到其上的羧基基团的如本文所定义的烷基基团。如本文所用，术语“烷氧基”意指具有连接到其上的氧原子的如本文所定义的烷基基团。代表性的烷氧基基团包括具有1至约12个碳原子，优选地1
至约6个碳原子的基团，例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、叔丁氧基等。术语“烯基”和“炔基”是指类似于烷基的不饱和脂族基团，但其分别包含至少一个双键或三键。合适的烯基和炔基
基团包括具有2至约12个碳原子，优选1至约6个碳原子的基团。
部分可在一个或多个碳上被例如卤素、羟基、硫醇、氨基、烷氧基、烷基羧基、烷硫基、或硝基基团所取代。除非碳的数目另有说明，如本文所用的“低级脂族”意指如上定义的脂族基团(例如低级烷基、低级烯基、低级炔基)，但具有一至六个碳原子。代表性的此类低级脂族基团例如低级烷基基团为甲基、乙基、正丙基、异丙基、2-氯丙基、正丁基、仲丁基、2-氨基丁基、异丁基、叔丁基、3-硫代戊基等。如本文所用，术语“硝基”意指-NO2；术语“卤素”表示-F、-Cl、-Br或-I；术语“硫醇”意指SH；并且术语“羟基”意指-OH。因此，如本文所用，术语“烷基氨基”意指具有连接到其上的氨基基团的如本文所定义的烷基基团。合适的烷基氨基基
团包括具有1至约12个碳原子，优选1至约6个碳原子的基团。术语“烷硫基”是指具有连接到其上的巯基基团的如本文所定义的烷基基团。合适的烷硫基基团包括具有1至约12个碳原
子，优选1至约6个碳原子的基团。如本文所用，术语“烷基羧基”意指具有连接到其上的羧基基团的如本文所定义的烷基基团。如本文所用，术语“烷氧基”意指具有连接到其上的氧原子的如本文所定义的烷基基团。代表性的烷氧基基团包括具有1至约12个碳原子，优选地1
至约6个碳原子的基团，例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、叔丁氧基等。术语“烯基”和“炔基”是指类似于烷基的不饱和脂族基团，但其分别包含至少一个双键或三键。合适的烯基和炔基
基团包括具有2至约12个碳原子，优选1至约6个碳原子的基团。
[0196] 术语“烷基”包括饱和脂族基团，包括直链烷基基团、支链烷基基团、环烷基(脂环族)基团、烷基取代的环烷基基团和环烷基取代的烷基基团。在某些实施方案中，直链或支链烷基在其主链中具有30个或更少个碳原子，例如对于直链为C1-C30或对于支链为C3-C30。在某些实施方案中，直链或支链烷基在其主链中具有20个或更少个碳原子，例如对于直链为C1-C20或对于支链为C3-C20，并且更优选18个或更少个碳原子。同样，优选的环烷基在其环结构中具有4至10个碳原，并且更优选地在环结构中具有4至7个碳原子。术语“低级烷基”是指在链中具有1至6个碳的烷基基团，并指在环结构中具有3至6个碳的环烷基。
[0197] 此外，如在整个说明书和权利要求书中所用的术语“烷基”(包括“低级烷基”)包括“未取代的烷基”和“取代的烷基”两者，后者是指具有替换烃主链的一个或多个碳上的氢的取代基的烷基部分。此类取代基可包括例如卤素、羟基、烷基羰氧基、芳基羰氧基、烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、羧酸酯基、烷基羰基、烷氧基羰基、氨基羰基、烷硫基羰基、烷氧基、磷酸酯基、膦酸基、亚膦酸基、氰基、氨基(包括烷基氨基、二烷基氨基、芳基氨基、二芳基氨基和烷基芳基氨基)、酰氨基(包括烷基羰基氨基、芳基羰基氨基、氨基甲酰基和脲基)、脒基、亚氨基、氢硫基、烷硫基、芳基硫基、硫代羧酸酯基、硫酸酯基、磺酸根基、氨磺酰基、亚磺酰氨基、硝基、三氟甲基、氰基、叠氮基、杂环基、芳烷基、或芳香族或杂芳族部分。本领域的技术人员将理解，如果适当，烃链上取代的部分可自身被取代。环烷基可进一步例如被上述取代基所取代。“芳烷基”部分是被例如具有1至3个独立或稠合的环以及6至约18个碳环原子的芳基所取代的烷基，例如苯基甲基(苄基)。
[0198] 如本文所用，术语“氨基”是指未取代或取代的式-NRaRb的部分，其中Ra和Rb各自独立地为氢、烷基、芳基、或杂环基，或者Ra和Rb与它们所连接的氮原子一起形成具有3至8个环原子的环状部分。因此，除非另行指出，术语“氨基”包括环状氨基部分，诸如哌啶基或吡咯烷基基团。“氨基取代的氨基基团”是指其中Ra和Rb中的至少一者进一步被氨基基团取代的氨基基团。
[0199] 术语“芳族基团”包括包含一个或多个环的不饱和环烃。芳族基团包括可含有零至四个杂原子的5-元和6-元单环基团，例如苯、吡咯、呋喃、噻吩、咪唑、噁唑、噻唑、三唑、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪和嘧啶等。芳族环可在一个或多个环位置处被例如卤素、低级烷基、低级烯基、低级烷氧基、低级烷硫基、低级烷基氨基、低级烷基羧基、硝基、羟基、-CF3、-CN等取代。
[0200] 术语“芳基”包括可含有零至四个杂原子的5-元和6-元单环芳族基团，例如未取代或取代的苯、吡咯、呋喃、噻吩、咪唑、噁唑、噻唑、三唑、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪和嘧啶等。芳基基团还包括多环稠合的芳族基团，诸如萘基、喹啉基、吲哚基等。芳族环可在一个或多个环位置处被此类取代基所取代，例如如上对烷基基团所述的取代基。合适的芳基基团包括未取代和取代的苯基基团。如本文所用，术语“芳氧基”意指具有连接到其上的氧原子的如本文所定义的芳基基团。如本文所用，术语“芳烷氧基”意指具有连接到其上的氧原子的如本文所定义的芳烷基基团。合适的芳烷氧基基团具有1至3个独立或稠合的环以及6至约18
个碳环原子，例如O-苄基。
个碳环原子，例如O-苄基。
[0201] 术语“如制备”和“新鲜制备”可互换使用并且指胶凝过程之后但水热处理之前获得的颗粒。
[0202] 术语“陶瓷前体”旨在包括导致形成陶瓷材料的任何化合物。
[0203] 术语“手性部分”旨在包括允许手性或立体选择性合成的任何官能团。手性部分包括但不限于具有至少一个手性中心的取代基基团、天然和非天然氨基酸、肽和蛋白质、衍生的纤维素、大环抗生素、环糊精、冠醚、以及金属络合物。
[0204] 语言“在色谱上增强的孔几何特征”包括当前所公开材料的孔构造的几何特征，已发现其增强材料的色谱分离能力，例如如区别于本领域的其它色谱介质。例如，可以形成、选择或构建几何特征，并且各种特性和/或因素可用于确定材料的色谱分离能力是否例如相比于本领域已知或常规使用的几何特征有所“增强”。这些因素的示例包括高分离效率、较长柱寿命以及高质量传递特性(如由例如减少的谱带扩展和良好的峰形所证实)。可使用
本领域公认的技术测量或观察这些特性。例如，本发明的多孔无机/有机杂化颗粒的在色谱上增强的孔几何特征与现有技术颗粒的区别之处在于不存在“墨水瓶”或“壳形状的”孔几何特征或形态，这两者是不可取的，因为它们例如减小传质速率，从而导致效率较低。
本领域公认的技术测量或观察这些特性。例如，本发明的多孔无机/有机杂化颗粒的在色谱上增强的孔几何特征与现有技术颗粒的区别之处在于不存在“墨水瓶”或“壳形状的”孔几何特征或形态，这两者是不可取的，因为它们例如减小传质速率，从而导致效率较低。
[0205] 在色谱上增强的孔几何特征存在于仅含有微孔小群体的杂化材料中。当直径为约的所有孔对材料比表面积的贡献小于约110m2/g时，微孔小群体在杂化材料中得到实
现。具有此类低微孔表面积(MSA)的杂化材料提供色谱增强作用，包括高分离效率和良好的质量传递特性(如由例如减少的谱带扩展和良好的峰形所证实)。微孔表面积(MSA)定义为
直径小于或等于 的孔的表面积，其使用BJH方法由等温吸附线log进行多点氮吸附分析
来测定。如本文所用，缩略词“MSA”和“MPA”可互换使用来表示“微孔表面积”。
现。具有此类低微孔表面积(MSA)的杂化材料提供色谱增强作用，包括高分离效率和良好的质量传递特性(如由例如减少的谱带扩展和良好的峰形所证实)。微孔表面积(MSA)定义为
直径小于或等于 的孔的表面积，其使用BJH方法由等温吸附线log进行多点氮吸附分析
来测定。如本文所用，缩略词“MSA”和“MPA”可互换使用来表示“微孔表面积”。
[0206] 术语“官能化基团”包括赋予色谱固定相特定色谱功能的有机官能团。
[0207] 术语“杂环基团”包括闭环结构，其中一个或多个环原子是除碳之外的元素，例如氮、硫、或氧。杂环基团可为饱和或不饱和的，并且杂环基团诸如吡咯和呋喃可具有芳族特征。其包括稠环结构，诸如喹啉和异喹啉。杂环基团的其它示例包括吡啶和嘌呤。杂环基团也可在一个或多个组成原子处被例如卤素、低级烷基、低级烯基、低级烷氧基、低级烷硫基、低级烷基氨基、低级烷基羧基、硝基、羟基、-CF3、-CN等取代。合适的杂芳族和杂脂环族基团通常将具有含有3至约8个成员/环和一个或多个N、O或S原子的1至3个独立或稠合的环，例如香豆素基、喹啉基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、呋喃基、吡咯基、噻吩基、噻唑基、噁唑基、咪唑基、吲哚基、苯并呋喃基、苯并噻唑基、四氢呋喃、四氢吡喃、哌啶基、吗啉代和吡咯烷基。
[0208] 术语“金属氧化物前体”旨在包括含有金属并导致形成金属氧化物例如氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆的任何化合物。
[0209] 术语“整料”旨在包括填充到床形式中的单个颗粒的集合，其中单个颗粒的形状和形态得以保持。使用将颗粒粘合在一起的材料有利地填充颗粒。可例如使用本领域公知的任意多种粘合材料，诸如例如二乙烯基苯、甲基丙烯酸酯、聚氨酯、烯烃、炔烃、胺、酰胺、异氰酸酯、或环氧基的线性或交联聚合物，以及有机烷氧基硅烷、四烷氧基硅烷、聚有机烷氧基硅氧烷、聚乙氧基硅氧烷和陶瓷前体的缩合反应物。在某些实施方案中，术语“整料”还包括由其它方法制得的杂化整料，诸如美国专利7,250,214中详述的杂化整料；由包含0摩
尔％-99摩尔％二氧化硅(例如Si02)的一种或多种单体缩合制得的杂化整料；由聚结的多
孔无机/有机颗粒制得的杂化整料；具有在色谱上增强的孔几何特征的杂化整料；不具有在色谱上增强的孔几何特征的杂化整料；具有有序孔结构的杂化整料；具有非周期性孔结构
的杂化整料；具有非晶态或无定形分子序态的杂化整料；具有结晶区域或结晶区的杂化整
料；具有各种不同大孔和中孔特性的杂化整料；以及各种不同长径比的杂化整料，在某些实施方案中，术语“整料”还包括无机整料，诸如G.Guiochon/J.Chromatogr.A 1168(2007)
101-168中所述的那些。
尔％-99摩尔％二氧化硅(例如Si02)的一种或多种单体缩合制得的杂化整料；由聚结的多
孔无机/有机颗粒制得的杂化整料；具有在色谱上增强的孔几何特征的杂化整料；不具有在色谱上增强的孔几何特征的杂化整料；具有有序孔结构的杂化整料；具有非周期性孔结构
的杂化整料；具有非晶态或无定形分子序态的杂化整料；具有结晶区域或结晶区的杂化整
料；具有各种不同大孔和中孔特性的杂化整料；以及各种不同长径比的杂化整料，在某些实施方案中，术语“整料”还包括无机整料，诸如G.Guiochon/J.Chromatogr.A 1168(2007)
101-168中所述的那些。
[0210] 术语“基本上是无序的”是指缺乏基于X-射线粉末衍射分析的孔序态。具体地，“基本上是无序的”由缺乏X-射线衍射图中对应于至少1nm的d值(或d-间距)的衍射角处的峰来定义。
[0211] “表面改性剂”包括(通常)赋予色谱固定相特定色谱功能的有机官能团。多孔无机/有机杂化颗粒具有可另外被表面改性剂取代或衍生化的有机基团和硅醇基两者。
[0212] 语言“表面改性”在本文用于描述本发明的复合材料，其具有可另外被表面改性剂取代或衍生化的有机基团和硅醇基两者。“表面改性剂”包括(通常)赋予色谱固定相特定色谱功能的有机官能团。如本文所公开的表面改性剂例如经由衍生化或涂布并随后交联而连接于基体材料，使表面改性剂的化学特征赋予基体材料。在一个实施方案中，杂化材料例如颗粒的有机基团与表面改性剂反应形成有机共价键。改性剂可与材料的有机基团形成有机
共价键，其经由有机和聚合物化学领域公知的多种机制，包括但不限于亲核、亲电、环加成、自由基、卡宾、氮宾和碳正离子反应。有机共价键定义为包括有机化学的常见元素之间形成的共价键，所述常见元素包括但不限于氢、硼、碳、氮、氧、硅、磷、硫和卤素。此外，将碳-硅和碳-氧-硅键定义为有机共价键，而硅-氧-硅键不定义为有机共价键。多种合成转化体在文
献中是公知的，参见例如March,J.Advanced Organic Chemistry，第3版，Wiley,New York,
1985。
共价键，其经由有机和聚合物化学领域公知的多种机制，包括但不限于亲核、亲电、环加成、自由基、卡宾、氮宾和碳正离子反应。有机共价键定义为包括有机化学的常见元素之间形成的共价键，所述常见元素包括但不限于氢、硼、碳、氮、氧、硅、磷、硫和卤素。此外，将碳-硅和碳-氧-硅键定义为有机共价键，而硅-氧-硅键不定义为有机共价键。多种合成转化体在文
献中是公知的，参见例如March,J.Advanced Organic Chemistry，第3版，Wiley,New York,
1985。
[0213] 术语“纳米粒子”是可为晶体或非晶体的微观颗粒/磨粒或粉末/纳米粉末的微观成员，并且至少一个尺寸小于约100nm，例如直径或颗粒厚度小于约100nm(0.1μm)。纳米粒子的特性不同于并通常优于常规块状材料的特性，包括例如较大强度、硬度、延展性、烧结性、以及较大活性等等。大量科学研究继续致力于测定纳米材料的特性，少量的纳米材料已通过包括胶体沉淀、机械研磨、以及气相成核和生长在内的多种方法进行合成(主要合成为纳米级粉末)。广泛的述评记载了纳米相材料的最新发展，并且以引用方式并入本文：
Gleiter,H.(1989)“Nano-crystalline materials，”Prog.Mater.Sci.33:223-315以及
Siegel,R.W.(1993)“Synthesis and properties of nano-phase materials，”
Mater.Sci.Eng.A168:189-197。在某些实施方案中，纳米粒子包含以下项的氧化物或氮化
物：碳化硅、铝、金刚石、铈、炭黑、碳纳米管、锆、钡、铈、钴、铜、铕、钆、铁、镍、钐、硅、银、钛、锌、硼、以及它们的混合物。在某些实施方案中，本发明的纳米粒子选自金刚石、氧化锆(无定形、单斜、四角形和立方晶型)、二氧化钛(无定形、锐钛矿、板钛矿和金红石形式)、铝(无定形、α和γ形式)、以及氮化硼(立方晶型)。在具体实施方案中，本发明的纳米粒子选自纳米金刚石、碳化硅、二氧化钛(锐钛矿形式)、立方氮化硼、以及它们的任意组合。此外，在具体实施方案中，纳米粒子可为结晶或无定形的。在具体实施方案中，纳米粒子具有小于或等于100nm的直径，例如小于或等于50nm的直径，例如小于或等于20nm的直径。
Gleiter,H.(1989)“Nano-crystalline materials，”Prog.Mater.Sci.33:223-315以及
Siegel,R.W.(1993)“Synthesis and properties of nano-phase materials，”
Mater.Sci.Eng.A168:189-197。在某些实施方案中，纳米粒子包含以下项的氧化物或氮化
物：碳化硅、铝、金刚石、铈、炭黑、碳纳米管、锆、钡、铈、钴、铜、铕、钆、铁、镍、钐、硅、银、钛、锌、硼、以及它们的混合物。在某些实施方案中，本发明的纳米粒子选自金刚石、氧化锆(无定形、单斜、四角形和立方晶型)、二氧化钛(无定形、锐钛矿、板钛矿和金红石形式)、铝(无定形、α和γ形式)、以及氮化硼(立方晶型)。在具体实施方案中，本发明的纳米粒子选自纳米金刚石、碳化硅、二氧化钛(锐钛矿形式)、立方氮化硼、以及它们的任意组合。此外，在具体实施方案中，纳米粒子可为结晶或无定形的。在具体实施方案中，纳米粒子具有小于或等于100nm的直径，例如小于或等于50nm的直径，例如小于或等于20nm的直径。
[0214] 此外，应理解以分散在本发明复合物之内为特征的纳米粒子旨在描述外源加入的纳米粒子。这不同于能够原位形成的纳米粒子，或与推定纳米粒子包括显著相似性的形成
物，其中例如大分子结构诸如颗粒可包含内源性形成的这些的聚集体。
物，其中例如大分子结构诸如颗粒可包含内源性形成的这些的聚集体。
[0215] 语言“复合材料”和术语“复合物”在本文互换地用于描述本文所述的一种或多种组分与分散的纳米粒子结合构成的本发明的工程化材料，其中每种组分/纳米粒子在最终结构之内以宏观水平保持分隔和分开。本发明的复合材料与形式无关，并且可在本质上为
整料或颗粒。此外，简便形式的公约可用于描述包含分散纳米粒子的复合材料即Np/(A)w
(B)x(C)y，并且可如下理解：斜线符号左侧的符号表示代表分散的纳米粒子，并且斜线符号右侧的符号表示代表包括纳米粒子(斜线符号左侧所标注)分散于其内的材料的组分。在某
些实施方案中，本发明的复合材料可为纳米复合材料，其已知至少包括例如纳米/纳米型、内部型、之间型、以及内部/之间型。(Nanocomposites Science and Technology，由
P.M.Ajayan,L.S.Schadler,P.V.Braun编辑，Wiley-VCH(Weinheim,Germany),2003)
整料或颗粒。此外，简便形式的公约可用于描述包含分散纳米粒子的复合材料即Np/(A)w
(B)x(C)y，并且可如下理解：斜线符号左侧的符号表示代表分散的纳米粒子，并且斜线符号右侧的符号表示代表包括纳米粒子(斜线符号左侧所标注)分散于其内的材料的组分。在某
些实施方案中，本发明的复合材料可为纳米复合材料，其已知至少包括例如纳米/纳米型、内部型、之间型、以及内部/之间型。(Nanocomposites Science and Technology，由
P.M.Ajayan,L.S.Schadler,P.V.Braun编辑，Wiley-VCH(Weinheim,Germany),2003)
[0216] 术语“具有高热导率的材料”、“高热导率芯”和“高热导率添加剂”定义为热导率大于20W/(m-K)的材料、芯材料、或复合添加剂。在各种实施方案中，添加剂具有如下范围的热导率：约20W/(m-K)至不超过3500W/(m-K)；约100W/(m-K)至不超过3300W/(m-K)；以及400W/(m-K)至不超过3000W/(m-K)。高热导率芯或添加剂可例如为但不限于0.1μm-8μm芯颗粒、纳米粒子添加剂、或金属氧化物前体。在各种实施方案中，高热导率芯或添加剂包括(但不限于)铝、金、银、铁、铜、钛、铌、金刚石、铈、碳、锆、钡、铈、钴、铜、铕、钆、铁、镍、钐、硅、银、钛、锌、硼、或它们的氧化物或氮化物、或它们的组合。
[0217] “高热扩散率”芯或添加剂定义为如热扩散率大于20mm2/s的表面多孔材料中所用的添加剂。在各种实施方案中，芯或添加剂具有如下热扩散率范围：约20mm2/s至不超过
2000mm2/s；约100mm2/s至不超过1600mm2/s；以及150mm2/s至不超过1400mm2/s。该高热导率芯或添加剂可为0.1μm-8μm芯颗粒、纳米粒子添加剂、或金属氧化物前体。在各种实施方案中，高热导率芯或添加剂包括(但不限于)铝、铜、金和金刚石。
2000mm2/s；约100mm2/s至不超过1600mm2/s；以及150mm2/s至不超过1400mm2/s。该高热导率芯或添加剂可为0.1μm-8μm芯颗粒、纳米粒子添加剂、或金属氧化物前体。在各种实施方案中，高热导率芯或添加剂包括(但不限于)铝、铜、金和金刚石。
[0218] “高热导率表面多孔材料(或颗粒)”定义为相比于相同尺寸的多孔二氧化硅颗粒而言热导率改善或热扩散率改善的材料。在各种实施方案中，较高热导率的表面多孔材料
是相对于相同尺寸的表面多孔二氧化硅颗粒而言热导率或热扩散率得到改善的材料。在各
种实施方案中，较高热导率的表面多孔材料是相对于相同尺寸的完全多孔杂化颗粒而言热
导率得到改善的材料。考虑到块状材料特性、孔体积、表面改性类型和覆盖度的差异，可通过Gritti和Guiochon[J.Chromatogr.A,2010,1217,5137)的方法进行颗粒热导率测定。
是相对于相同尺寸的表面多孔二氧化硅颗粒而言热导率或热扩散率得到改善的材料。在各
种实施方案中，较高热导率的表面多孔材料是相对于相同尺寸的完全多孔杂化颗粒而言热
导率得到改善的材料。考虑到块状材料特性、孔体积、表面改性类型和覆盖度的差异，可通过Gritti和Guiochon[J.Chromatogr.A,2010,1217,5137)的方法进行颗粒热导率测定。
[0219] 术语“磁性材料”、“磁性芯”和“磁性添加剂”定义为在室温下具有大于15emu/g(Am2/kg)的磁化率(σ，每单位质量磁矩，磁性饱和或饱和磁化)的材料、芯材料、或复合添加剂。这包括铁磁和亚铁磁材料，包括(但不限于)：磁铁矿(磁性氧化铁)；磁赤铁矿；钇铁石榴石、钴、CrO2；以及含有铁和Al、Mg、Ni、Zn、Mn或Co的铁氧体。磁性芯颗粒不包括包括磁化率值小于10emu/g的赤铁矿和针铁矿在内的其它铁氧化物。赤铁矿(0.4emu/g)被认为在室温下呈反铁磁性。
[0220] 如本文所用，术语“细粒”是指低于10体积％目标粒度分布的本发明方法中产生的不期望材料。细粒可由再种晶事件或颗粒破碎形成。所得的细粒可为无孔或完全多孔的。通常细粒基本上小于10体积％的目标粒度分布。通常细粒的尺寸<1um。极小细粒可引发的色谱问题在于渗滤液通过填充床并阻塞在出口玻璃料中。这产生增大的柱压。另选地，小到足以渗滤通过填充床和出口玻璃料的细粒可导致检测器的问题并且可污染产物。检测器的问
题包括阻塞流动通道，阻挡检测器窗口，以及异常检测器读取。此类问题可缩短检测器寿命并且可能需要广泛的清洁方案。此类问题也可影响所生成分析数据的精度、准确度、可靠
性、可重复性、以及稳健性。可通过分级去除细粒。
题包括阻塞流动通道，阻挡检测器窗口，以及异常检测器读取。此类问题可缩短检测器寿命并且可能需要广泛的清洁方案。此类问题也可影响所生成分析数据的精度、准确度、可靠
性、可重复性、以及稳健性。可通过分级去除细粒。
[0221] 如本文所用，术语“聚集体”和“附聚物”是指大于90体积％目标粒度分布的本发明方法中产生的不期望材料，聚集体和/或附聚物可由芯材料缺陷、该过程中不适当的混合或分散、或后处理期间的过度力而形成。聚集体和附聚物可影响色谱柱之内填充床的效率、渗透性、可重复性和稳健性。难以最佳地用具有提高量的聚集体和附聚物的材料填充色谱柱。聚集体和附聚物可在暴露于较高的压力和剪切时在填充床结构之内碎裂。这可导致填充床
的机械不稳定性以及柱顶部空隙的结果。该聚集体和附聚物的破碎也可导致细粒产生。可
通过分级去除聚集体和附聚物。
的机械不稳定性以及柱顶部空隙的结果。该聚集体和附聚物的破碎也可导致细粒产生。可
通过分级去除聚集体和附聚物。
[0223] 如本文所用，术语“高pH稳定性”也称为“碱稳定性”，通过以下进行测量：由于在本领域技术人员通常可接受的延长时间段内暴露于高pH流动相(pH>7)，柱性能或属性，诸如效率、峰容量、峰形、保留因子、柱压、柱滞留体积、或固定相质量的显著变化或无变化。该时间段高度取决于pH、温度、流动相类型和柱体积。典型的测试流动相在7-12，更具体地8-11的pH范围内，并且包括但不限于以下项：氢氧化铵、氢氧化钠、三乙胺、碳酸氢铵、二乙胺、吡咯烷、甲酸铵、醋酸铵、氯化铵、二碳酸氢三乙基铵盐、二甲基己基胺、三(2-氨基乙基)胺。典型的测试温度为0℃-100℃，更具体地10℃-90℃，更具体地20℃-80℃，更具体地25℃-75
℃，更具体地30℃-70℃。如果观察到一种或多种以下性能和属性变化，则不认为材料是“高pH稳定的”或“碱稳定的”：在暴露于高pH流动相之后，损失超过30％的初始效率或超过15％的初始峰容量；和/或<0.90的峰脱尾因子(USP脱尾因子)所示的峰形显著偏移，指示出严重的“峰前移”；和/或柱压相对于初始压力增加超过15％；和/或损失超过30％的初始保留因子；和/或柱滞留增加超过10％；和/或损失超过20％-40％的固定相质量[经流动相排除出
柱]；和/或通常无法提供可接受的分离。
℃，更具体地30℃-70℃。如果观察到一种或多种以下性能和属性变化，则不认为材料是“高pH稳定的”或“碱稳定的”：在暴露于高pH流动相之后，损失超过30％的初始效率或超过15％的初始峰容量；和/或<0.90的峰脱尾因子(USP脱尾因子)所示的峰形显著偏移，指示出严重的“峰前移”；和/或柱压相对于初始压力增加超过15％；和/或损失超过30％的初始保留因子；和/或柱滞留增加超过10％；和/或损失超过20％-40％的固定相质量[经流动相排除出
柱]；和/或通常无法提供可接受的分离。
[0224] 如本文所用，术语“基本无孔”是指虽然多孔，但不可渗透或以其它方式充当无孔材料的材料。此类基本无孔材料具有小于约0.10cc/g的孔体积。
[0225] 如本文所用，术语“90/10比率”是指本发明的颗粒物材料的粒度分布的比率。在90/10比率中，测量材料的颗粒尺寸并绘制成S-曲线。90％颗粒所示的颗粒尺寸值(即90％
的颗粒等于或小于该值)被比较为与10％颗粒所示的颗粒尺寸值(即10&％的颗粒等于或小
于该值)的比率。
的颗粒等于或小于该值)被比较为与10％颗粒所示的颗粒尺寸值(即10&％的颗粒等于或小
于该值)的比率。
[0226] 周围材料
[0227] 本发明提供包含表面多孔芯和无机/有机周围材料的色谱材料。
[0228] 本领域的普通技术人员可改变周围材料的组成，以提供增强的色谱选择性、增强的颗粒化学稳定性、增强的柱效和/或增强的机械强度。相似地，周围材料的组成提供亲水/亲脂平衡(HLB)、表面电荷(例如等电点或硅醇pKa)、和/或表面功能性的变化以增强色谱分离。此外，在一些实施方案中，周围材料的组成也可提供可用于进一步表面改性的表面功能性。
[0229] 周围材料可独立地源于：
[0230] 使一种或多种聚合物有机官能金属前体和/或聚合物金属氧化物前体在表面多孔芯的表面上缩合，或者
[0231] 将部分缩合的聚合物有机官能金属前体、两种或更多种聚合物有机官能金属前体的混合物、或者一种或多种聚合物有机官能金属前体与聚合物金属氧化物前体的混合物施
加在表面多孔芯的表面上。
加在表面多孔芯的表面上。
[0232] 在某些方面，周围材料的无机部分独立地选自氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化铈、或氧化锆、以及陶瓷材料。
[0233] 另选地，周围材料可独立地源于：使一种或多种有机官能硅烷和/或四烷氧基硅烷在
[0234] 表面多孔芯的表面上缩合，或者
[0235] 将部分缩合的有机官能硅烷、两种或更多种有机官能硅烷的混合物、或者一种或多种有机官能硅烷与四烷氧基硅烷(即四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷)的混合物施加在表面
多孔芯的表面上。
多孔芯的表面上。
[0236] 周围材料可独立地为多孔或无孔的。此外，周围材料的孔结构可独立地具有或不具有有序孔结构。在某些方面，周围材料可具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
[0237] 在其它方面，周围材料可独立地包含约0摩尔％-100摩尔％的杂化材料。周围材料的无机部分可独立地为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化铈、氧化锆或陶瓷材料或它们的混合物。
[0238] 在特定方面，周围材料的无机部分可独立地以约0摩尔％至不超过约25摩尔％范围内的量存在，其中周围材料的孔基本上是无序的。类似地，周围材料的无机部分可独立地以约25摩尔％至不超过约50摩尔％范围内的量存在，其中周围材料的孔基本上是无序的，
并且其中周围材料独立地具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。在某些实施方案中，周
围材料的无机部分可独立地以约50摩尔％至不超过约75摩尔％范围内的量存在，其中周围
材料的孔基本上是无序的，并且其中周围材料独立地具有在色谱上增强的孔几何特征
(CEPG)。在另一些实施方案中，周围材料的无机部分可独立地以约75摩尔％至不超过约100摩尔％范围内的量存在，其中周围材料的孔基本上是无序的，并且其中周围材料独立地具
有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
并且其中周围材料独立地具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。在某些实施方案中，周
围材料的无机部分可独立地以约50摩尔％至不超过约75摩尔％范围内的量存在，其中周围
材料的孔基本上是无序的，并且其中周围材料独立地具有在色谱上增强的孔几何特征
(CEPG)。在另一些实施方案中，周围材料的无机部分可独立地以约75摩尔％至不超过约100摩尔％范围内的量存在，其中周围材料的孔基本上是无序的，并且其中周围材料独立地具
有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
[0239] 在一些方面，周围材料可包含式I的材料：
[0240] (SiO2)d/[R2((R)p(R1)qSiOt)m]； (I)
[0241] 其中，
[0242] R和R1各自独立地为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
[0243] R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C1-C18杂芳基；或不存在；其中每个R2与两个或更多个硅原子连接；
[0244] p和q各自独立地为0.0至3.0；
[0245] t为0.5、1.0、或1.5；
[0246] d为0至约30；
[0247] m为1至20的整数；其中R、R1和R2被任选地取代；前提条件是：
[0248] (1)当R2不存在时，m＝1，并且当0
[0249] (2)当R2存在时，m＝2至20，并且当p+q≤2时，
[0250] 在其它方面，周围材料可包含式II的材料：
[0251] (SiO2)d/[(R)p(R1)qSiOt] (II)；
[0252] 其中，
[0253] R和R1各自独立地为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
[0254] d为0至约30；
[0255] p和q各自独立地为0.0至3.0，前提条件是当p+q＝l时，则t＝1.5；当p+q＝2时，则t＝l；或者当p+q＝3时，则t＝0.5。
[0256] 在另一些方面，周围材料可包含式III的材料：
[0257] (SiO2)d/[R2((R1)rSiOt)m] (III)
[0258] 其中，
[0259] R1为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
[0260] R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C1-C18杂芳基；或不存在；其中每个R2与两个或更多个硅原子连接；
[0261] d为0至约30；
[0262] r为0、1或2，前提条件是当r＝0时，则t＝l.5；或者当r＝l时，则t＝l；或者当r＝2时，则t＝0.5；并且
[0263] m为1至20的整数。
[0264] 在又一些方面，周围材料可包含式IV的材料：
[0265] (A)x(B)y(C)z (IV)，
[0266] 其中重复单元A、B和C的排列可为无规、嵌段、或无规与嵌段的组合；
[0267] A为经由有机键共价键合到一个或多个重复单元A或B上的有机重复单元；
[0268] B为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或C上且可经由有机键进一步键合到一个或多个重复单元A或B上的有机硅氧烷重复单元；
[0269] C为经由无机键而键合到一个或多个重复单元B或C上的无机重复单元；并且
[0270] x和y为正数，并且z为非负数，其中x+y+z＝l。在某些实施方案中，当z＝0时，则0.002≤x/y≤210，并且当z≠0时，则0.0003≤y/z≤500且0.002≤x/(y+z)≤210。
[0271] 在再一些方面，周围材料可包含式V的材料：
[0272] (A)x(B)y(B*)y*(C)z (V)，
[0273] 其中重复单元A、B、B*和C的排列可为无规、嵌段、或无规与嵌段的组合；
[0274] A为经由有机键共价键合到一个或多个重复单元A或B上的有机重复单元；
[0275] B为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上且可经由有机键进一步键合到一个或多个重复单元A或B上的有机硅氧烷重复单元；
[0276] B*为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上的有机硅氧烷重复单元，其中B*为不具有反应性(即可聚合的)有机组分且可进一步具有可在聚合后去保
护的受保护官能团的有机硅氧烷重复单元；
护的受保护官能团的有机硅氧烷重复单元；
[0277] C为经由无机键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上的无机重复单元；并且
[0278] x、y和y*为正数，并且z为非负数，其中x+y+y*+z＝1。在某些实施方案中，当z＝0时，则0.002≤x/(y+y*)≤210，并且当z≠0时，则0.0003≤(y+y*)/z≤500且0.002≤x/(y+y*+z)≤210。
[0279] 在某些方面，以上所示的式中的R2可以存在或不存在。
[0280] 在某些方面，以上所示的式中的R1是被羟基取代的C1-C18烷基基团。在另一些方面，以上所示的式中的R1是羟丙基。在另一些方面，羟基取代的烷基基团进一步被异氰酸酯官能化。在又一些方面，异氰酸酯是异氰酸十八烷酯、异氰酸十二烷酯、五氟苯基异氰酸酯、异氰酸4-氰基苯酯、异氰酸3-氰基苯酯、异氰酸2-氰基苯酯、异氰酸苯酯、异氰酸苄酯、异氰酸苯乙酯或异氰酸二苯基乙酯。
[0281] 在另一方面，本发明提供如本文所述的材料，其中周围材料还包含分散在表面多孔芯内的一种纳米粒子或多于一种纳米粒子的混合物。
[0282] 在某些实施方案中，纳米粒子以<20重量％的纳米复合材料、<10重量％的纳米复合材料、或<5重量％的纳米复合材料存在。
[0283] 在其它实施方案中，纳米粒子是结晶或无定形的，并且可为碳化硅、铝、金刚石、铈、炭黑、碳纳米管、锆、钡、铈、钴、铜、铕、钆、铁、镍、钐、硅、银、钛、锌、硼、它们的氧化物、或它们的氮化物。在具体实施方案中，纳米粒子是包含选自纳米金刚石、碳化硅、二氧化钛、立方氮化硼的一个或多个部分的物质。
[0284] 在其它实施方案中，纳米粒子可为小于或等于200nm的直径，小于或等于100nm的直径，小于或等于50nμm的直径，或小于或等于20nm的直径。
[0285] 应小心选择制备本发明材料所用的周围材料及其量。特别地，虽然加入附加周围材料可增大表面多孔芯材料的碱稳定性，但包含过量的周围材料将降低孔体积，使得所得
的材料变得基本无孔。参见图16。
的材料变得基本无孔。参见图16。
[0286] 表面多孔芯材料
[0287] 本发明的新型无机/有机杂化材料包含无机/有机杂化周围材料和表面多孔芯。表面多孔芯可具有或不具有共聚结构并且可以或不可具有有序孔结构。
[0288] 在某些实施方案中，表面多孔芯材料是二氧化硅；涂覆有无机/有机杂化周围材料的二氧化硅；无机/有机杂化材料、涂覆有无机/有机杂化周围材料的无机有机杂化材料；磁性芯材料；涂覆有二氧化硅的磁性芯材料；高热导率芯材料；涂覆有二氧化硅的高热导率芯材料；复合材料；无机/有机杂化周围材料；涂覆有二氧化硅的复合材料；涂覆有无机/有机杂化周围材料的磁性芯材料；或涂覆有无机/有机杂化周围材料的高热导率芯材料；涂覆有高热导率材料的二氧化硅；或涂覆有高热导率材料的无机/有机杂化材料。
[0289] 具体地，表面多孔芯材料包含基本无孔的芯和一层或多层多孔壳材料或多孔周围材料。在某些实施方案中，多孔壳材料或多孔周围材料是如上文所定义的无机/有机周围材料。在具体实施方案中，表面多孔芯的周围材料不同于本发明的无机/有机杂化材料。
[0290] 在另一个实施方案中，当表面多孔材料芯是复合材料时，复合材料包含磁性添加剂材料或高热导率添加剂或它们的组合。
[0291] 在其中本发明的材料包含复合材料的具体实施方案中，复合材料包含磁性添加剂材料。在一些此类实施方案中，磁性添加剂材料在室温下具有大于15emu/g的磁化率。在另一些实施方案中，磁性添加剂材料是铁磁材料。在又一些实施方案中，磁性添加剂材料是亚铁磁材料。在具体的实施方案中，磁性添加剂材料是磁铁矿；磁赤铁矿；钇铁石榴石；钴；
CrO2；含有铁和Al、Mg、Ni、Zn、Mn或Co的铁氧体；或它们的组合。
CrO2；含有铁和Al、Mg、Ni、Zn、Mn或Co的铁氧体；或它们的组合。
[0292] 在其中本发明的材料包含磁性芯材料的具体实施方案中，磁性芯材料在室温下具有大于15emu/g的磁化率。在另一些实施方案中，磁性芯材料是铁磁材料。在又一些实施方案中，磁性芯材料是亚铁磁材料，在具体的实施方案中，磁性芯材料是磁铁矿；磁赤铁矿；钇铁石榴石；钴；CrO2；含有铁和Al、Mg、Ni、Zn、Mn或Co的铁氧体；或它们的组合。
[0293] 在其中本发明的材料包含复合材料的具体实施方案中，复合材料包含高热导率添加剂材料，复合材料包含磁性添加剂材料。在一些此类实施方案中，高热导率添加剂为结晶或无定形碳化硅、铝、金、银、铁、铜、钛、铌、金刚石、铈、碳、锆、钡、铈、钴、铜、铕、钆、铁、镍、钐、硅、银、钛、锌、硼、或它们的氧化物或氮化物、或它们的组合。在其它实施方案中，高热导率添加剂是金刚石。
[0294] 在其中本发明的材料包含高热导率芯材料的具体实施方案中，高热导率芯材料为结晶或无定形碳化硅、铝、金、银、铁、铜、钛、铌、金刚石、铈、碳、锆、钡、铈、钴、铜、铕、钆、铁、镍、钐、硅、银、钛、锌、硼、或它们的氧化物或氮化物、或它们的组合。
[0295] 在某些实施方案中，本发明的材料具有高度球形芯形态；棒状芯形态；弯棒状芯形态；环形芯形态；或哑铃状芯形态。
[0296] 在具体实施方案中，本发明的材料具有高度球形、棒状、弯棒状、环形或哑铃状芯形态的混合物。
[0297] 因此，在一个方面，本发明包括表面多孔芯，其中表面多孔芯的无机部分以约0摩尔％至不超过约100摩尔％范围内的量存在，其中芯的孔基本上是无序的，在其它实施方案中，表面多孔芯的无机部分以约0摩尔％至不超过约75摩尔％的量存在。在另一些实施方案中，表面多孔芯的无机部分以约0摩尔％至不超过约50摩尔％的量存在。在又一些实施方案中，表面多孔芯的无机部分以约0摩尔％至不超过约25摩尔％的量存在。
[0298] 在本发明的前述方面的各种实施方案中，表面多孔芯的无机部分的量的范围为：约0摩尔％至不超过约1摩尔％；约0摩尔％至不超过约2摩尔％；约0摩尔％至不超过约3摩
尔％；约0摩尔％至不超过约4摩尔％；约0摩尔％至不超过约5摩尔％；约0摩尔％至不超过约6摩尔％；约0摩尔％至不超过约7摩尔％；约0摩尔％至不超过约8摩尔％；约0摩尔％％至不超过约9摩尔％；约0摩尔％至不超过约10摩尔％；约0摩尔％至不超过约11摩尔％；约0摩尔％至不超过约12摩尔％；约0摩尔％至不超过约13摩尔％；约0摩尔％至不超过约14摩
尔％；约0摩尔％至不超过约15摩尔％；约0摩尔％至不超过约16摩尔％；约0摩尔％至不超过约17摩尔％；约0摩尔％至不超过约18摩尔％；约0摩尔％至不超过约19摩尔％；约0摩
尔％至不超过约20摩尔％；约0摩尔％至不超过约21摩尔％；约0摩尔％至不超过约22摩
尔％；约0摩尔％至不超过约23摩尔％；约0摩尔％至不超过约24摩尔％；以及约0摩尔％至不超过约25摩尔％。
尔％；约0摩尔％至不超过约4摩尔％；约0摩尔％至不超过约5摩尔％；约0摩尔％至不超过约6摩尔％；约0摩尔％至不超过约7摩尔％；约0摩尔％至不超过约8摩尔％；约0摩尔％％至不超过约9摩尔％；约0摩尔％至不超过约10摩尔％；约0摩尔％至不超过约11摩尔％；约0摩尔％至不超过约12摩尔％；约0摩尔％至不超过约13摩尔％；约0摩尔％至不超过约14摩
尔％；约0摩尔％至不超过约15摩尔％；约0摩尔％至不超过约16摩尔％；约0摩尔％至不超过约17摩尔％；约0摩尔％至不超过约18摩尔％；约0摩尔％至不超过约19摩尔％；约0摩
尔％至不超过约20摩尔％；约0摩尔％至不超过约21摩尔％；约0摩尔％至不超过约22摩
尔％；约0摩尔％至不超过约23摩尔％；约0摩尔％至不超过约24摩尔％；以及约0摩尔％至不超过约25摩尔％。
[0299] 在另一方面，本发明提供了一种表面多孔芯，其中表面多孔芯的无机部分以约0摩尔％至不超过约100摩尔％范围内的量存在，其中表面多孔芯的孔基本上是无序的，并且其中表面多孔芯具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。在另一个实施方案中，表面多孔芯
的无机部分以约25摩尔％至不超过约50摩尔％范围内的量存在，其中表面多孔芯的孔基本
上是无序的，并且其中杂化芯具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。在其它实施方案中，表面多孔芯的无机部分以约50摩尔％至不超过约75摩尔％范围内的量存在，其中表面多孔
芯的孔基本上是无序的，并且其中杂化芯具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。在另一
些实施方案中，表面多孔芯的无机部分以约75摩尔％至不超过约100摩尔％范围内的量存
在，其中表面多孔芯的孔基本上是无序的，并且其中杂化芯具有在色谱上增强的孔几何特
征(CEPG)。
的无机部分以约25摩尔％至不超过约50摩尔％范围内的量存在，其中表面多孔芯的孔基本
上是无序的，并且其中杂化芯具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。在其它实施方案中，表面多孔芯的无机部分以约50摩尔％至不超过约75摩尔％范围内的量存在，其中表面多孔
芯的孔基本上是无序的，并且其中杂化芯具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。在另一
些实施方案中，表面多孔芯的无机部分以约75摩尔％至不超过约100摩尔％范围内的量存
在，其中表面多孔芯的孔基本上是无序的，并且其中杂化芯具有在色谱上增强的孔几何特
征(CEPG)。
[0300] 在本发明的前述方面的各种实施方案中，表面多孔芯的无机部分的量的范围为：约25摩尔％至不超过约26摩尔％；约25摩尔％至不超过约27摩尔％；约25摩尔％至不超过
约28摩尔％；约25摩尔％至不超过约29摩尔％；约25摩尔％至不超过约30摩尔％；约25摩
尔％至不超过约31摩尔％；约25摩尔％至不超过约32摩尔％；约25摩尔％至不超过约33摩
尔％；约25摩尔％至不超过约34摩尔％；约25摩尔％至不超过约35摩尔％；约25摩尔％至不超过约36摩尔％；约25摩尔％至不超过约37摩尔％；约25摩尔％至不超过约38摩尔％；约25摩尔％至不超过约39摩尔％；约25摩尔％至不超过约40摩尔％；约25摩尔％至不超过约41
摩尔％；约25摩尔％至不超过约42摩尔％；约25摩尔％至不超过约43摩尔％；约25摩尔％至不超过约44摩尔％；约25摩尔％至不超过约45摩尔％；约25摩尔％至不超过约46摩尔％；约
25摩尔％至不超过约47摩尔％；约25摩尔％至不超过约48摩尔％；约25摩尔％至不超过约
49摩尔％；约25摩尔％至不超过约50摩尔％；约25摩尔％至不超过约100摩尔％；约50摩
尔％至不超过约100摩尔％；约50摩尔％至不超过约75摩尔％；以及约75摩尔％至不超过约
100摩尔％。
约28摩尔％；约25摩尔％至不超过约29摩尔％；约25摩尔％至不超过约30摩尔％；约25摩
尔％至不超过约31摩尔％；约25摩尔％至不超过约32摩尔％；约25摩尔％至不超过约33摩
尔％；约25摩尔％至不超过约34摩尔％；约25摩尔％至不超过约35摩尔％；约25摩尔％至不超过约36摩尔％；约25摩尔％至不超过约37摩尔％；约25摩尔％至不超过约38摩尔％；约25摩尔％至不超过约39摩尔％；约25摩尔％至不超过约40摩尔％；约25摩尔％至不超过约41
摩尔％；约25摩尔％至不超过约42摩尔％；约25摩尔％至不超过约43摩尔％；约25摩尔％至不超过约44摩尔％；约25摩尔％至不超过约45摩尔％；约25摩尔％至不超过约46摩尔％；约
25摩尔％至不超过约47摩尔％；约25摩尔％至不超过约48摩尔％；约25摩尔％至不超过约
49摩尔％；约25摩尔％至不超过约50摩尔％；约25摩尔％至不超过约100摩尔％；约50摩
尔％至不超过约100摩尔％；约50摩尔％至不超过约75摩尔％；以及约75摩尔％至不超过约
100摩尔％。
[0301] 表面多孔芯的无机部分可为氧化铝、二氧化硅(SiO2)、二氧化钛、氧化锆、或陶瓷材料。其中无机部分为SiO2的本发明的杂化材料是特别有利的。在某些实施方案中，芯材料可能不为杂化芯，但可能为仅由无机部分构成的完全无机芯。
[0302] 在一个实施方案中，有机质含量为约0％至约60％的碳。在另一个实施方案中，有机质含量为约1％至约50％，约1％至约40％，5％至约35％的碳。在另一个实施方案中，本发明提供了多孔无机/有机杂化颗粒，其中有机质含量为约25％至约40％的碳。在另一个实施方案中，有机质含量为约25％至约35％的碳。在另一个实施方案中，有机质含量为约5％至约15％的碳。
[0303] 在一个实施方案中，本发明的表面多孔芯包括式I的基本无孔的芯以及一层或多层无机/有机壳材料：
[0304] (SiO2)d/[R2((R)p(R1)qSiOt)m] (I)，
[0305] 其中
[0306] R和R1各自独立地为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
[0307] R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C1-C18杂芳基；或不存在；其中每个R2与两个或更多个硅原子连接；
[0308] p和q各自独立地为0.0至3.0，
[0309] t为0.5、1.0、或1.5；
[0310] d为0至约30；
[0311] m为1至20的整数；其中R、R1和R2被任选地取代；前提条件是：(1)当R2不存在时，m＝l，并且当0
[0312] (2)当R2存在时，m＝2至20，并且当p+q<2时，
[0313] 在某些实施方案中，R2不存在，当p+q＝l时，t＝1.5；或者当p+q＝2时，t＝1。在其它实施方案中，R2存在，p＝0，q为0或1，并且当q＝0时，t＝1.5；或者当q＝l时，t＝l。
[0314] 在某些实施方案中，R不存在。在其它实施方案中，R存在，在其中R2存在的式1的实施方案中，本发明包括式I的杂化芯，其中p为0，q为0，t为1.5，m为2，并且R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基，C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、或C1-C18杂芳基；其中每个R2与两个或更多个硅原子连接，在另一个实施方案中，d为0。在另一个实施方案中，d为0.11。在又一个实施方案中，d为0.33。在某些实施方案中，d为0.83。
[0315] 在其中R2存在的式I的其它实施方案中，本发明包括式I的杂化芯，其中d为0，q为0，并且R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、或C1-C18杂芳基；并且其中每个R2与两个或更多个硅原子连接。在另一个实施方案中，p为0、
1、或2。在另一个实施方案中，t为1.0或1.5。在另一个实施方案中，m为1或2。
1、或2。在另一个实施方案中，t为1.0或1.5。在另一个实施方案中，m为1或2。
[0316] 在某些实施方案中，基本无孔的芯是式I的杂化芯。其中R2存在的式1的杂化芯的某些优选实施方案列于下表(产物编号是指在以下所列实施例中所用的编号)。
[0317]
[0318] 在一个实施方案中，本发明的表面多孔芯包括式Ⅱ的基本无孔的芯以及一层或多层无机/有机壳材料：
[0319] (SiO2)d/[(R)p(R1)qSiOt] (II)
[0320] 其中，
[0321] R和R1各自独立地为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
[0322] d为0至约30；
[0323] p和q各自独立地为0.0至3.0，前提条件是当p+q＝l时，则t＝1.5；当p+q＝2时，则t＝l；或者当p+q＝3时，则t＝0.5。
[0324] 在另一个实施方案中，本发明的表面多孔芯包括式III的基本无孔的芯以及一层或多层无机/有机壳材料：
[0325] (SiO2)d/[R2((R1)rSiOt)m] (III)，
[0326] 其中
[0327] R1为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C5-C18芳氧基、或C1-C18杂芳基；
[0328] R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳2
基、C1-C18杂芳基；或不存在；其中每个R与两个或更多个硅原子连接；
基、C1-C18杂芳基；或不存在；其中每个R与两个或更多个硅原子连接；
[0329] d为0至约30；
[0330] r为0、1或2，前提条件是当r＝0时，则t＝1.5；当r＝l时，则t＝l；或者当r＝2时，则t＝0.5；并且
[0331] m为1至20的整数。
[0332] 在各种实施方案中，本发明包括式I和式II的杂化芯，其中R为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基。在各种实施方案中，本发明包括式I、II和III的杂化芯，其中R1为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、C1-C18烷基。在各种实施方案中，本发明包括式I和III的杂化芯，其中R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、C1-C18杂芳基。
[0333] 在另一个实施方案中，本发明的表面多孔芯包括式IV的基本无孔的芯以及一层或多层无机/有机壳材料：
[0334] (A)x(B)y(C)z (IV)
[0335] 其中重复单元A、B和C的排列可为无规、嵌段、或无规与嵌段的组合；A为经由有机键共价键合到一个或多个重复单元A或B上的有机重复单元；B为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或C上且可经由有机键进一步键合到一个或多个重复单元A或B上
的有机硅氧烷重复单元；C为经由无机键而键合到一个或多个重复单元B或C上的无机重复
单元；x和y为正数，并且z为非负数，其中x+y+z＝l。在某些实施方案中，z＝0，则0.002≤x/y≤210，并且当z≠0时，则0.0003≤y/z≤500且0.002≤x/(y+z)≤210。
的有机硅氧烷重复单元；C为经由无机键而键合到一个或多个重复单元B或C上的无机重复
单元；x和y为正数，并且z为非负数，其中x+y+z＝l。在某些实施方案中，z＝0，则0.002≤x/y≤210，并且当z≠0时，则0.0003≤y/z≤500且0.002≤x/(y+z)≤210。
[0336] 在相关的实施方案中，本发明的表面多孔芯包括式V的基本无孔的芯以及一层或多层无机/有机壳材料：
[0337] (A)x(B)y(B*)y*(C)z (V)
[0338] 其中重复单元A、B、B*和C的排列可为无规、嵌段、或无规与嵌段的组合；A为经由有机键共价键合到一个或多个重复单元A或B上的有机重复单元；B为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B或B*或C上并可经由有机键而进一步键合到一个或多个重复单
元A或B上的有机硅氧烷重复单元，B*为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B
或B*或C上的有机硅氧烷重复单元，其中B*为不具有反应性(即可聚合)有机组分且可进一
步具有可在聚合后去保护的受保护官能团的有机硅氧烷重复单元；C为经由无机键而键合
到一个或多个重复单元B或B*或C上的无机重复单元；x、y和y*为正数，并且z为非负数，其中x+y+z＝l。在某些实施方案中，当z＝0时，则0.002≤x/(y+y*)≤210，并且当z≠0时，则
0.0003≤(y+y*)/z≤500且0.002≤x/(y+y*+z)≤210。
元A或B上的有机硅氧烷重复单元，B*为经由无机硅氧烷键而键合到一个或多个重复单元B
或B*或C上的有机硅氧烷重复单元，其中B*为不具有反应性(即可聚合)有机组分且可进一
步具有可在聚合后去保护的受保护官能团的有机硅氧烷重复单元；C为经由无机键而键合
到一个或多个重复单元B或B*或C上的无机重复单元；x、y和y*为正数，并且z为非负数，其中x+y+z＝l。在某些实施方案中，当z＝0时，则0.002≤x/(y+y*)≤210，并且当z≠0时，则
0.0003≤(y+y*)/z≤500且0.002≤x/(y+y*+z)≤210。
[0339] 重复单元A可衍生自多种有机单体试剂，其具有能够经历聚合(例如自由基介导的聚合)的一个或多个可聚合部分。可通过多个方法和机制使A单体低聚或聚合，包括但不限
于链加成和步骤缩合方法、自由基、阴离子、阳离子、开环、基团转移、复分解和光化学机制。
于链加成和步骤缩合方法、自由基、阴离子、阳离子、开环、基团转移、复分解和光化学机制。
[0340] A也可为以下中的一者：
[0341]
[0342] 以及
[0343]
[0344] 其中每个R独立地为H或C1-C10烷基基团(例如甲基、乙基、或丙基)；m为1至约20的整数；n为0至10的整数；并且Q为氢、N(C1-6烷基)3、N(C1-6烷基)2(C1-6烷基-SO3)、或C(C1-6羟烷基)3。
[0345] 重复单元B可衍生自若干混合的有机-无机单体试剂，其具有能够经历聚合(例如自由基介导的(有机)和水解(无机)聚合)的两个或更多个不同的可聚合部分。可通过多个
方法和机制使B单体低聚或聚合，包括但不限于链加成和步骤缩合方法、自由基、阴离子、阳离子、开环、基团转移、复分解和光化学机制。
方法和机制使B单体低聚或聚合，包括但不限于链加成和步骤缩合方法、自由基、阴离子、阳离子、开环、基团转移、复分解和光化学机制。
[0346] B也可为以下中的一者：
[0347]
[0348] 以及
[0349] 重复单元C可为-SiO2-，并且可衍生自烷氧基硅烷，诸如四乙氧基硅烷(TEOS)或四甲氧基硅烷(TMOS)。
[0350] 在一个实施方案中，A为取代的亚乙基具体，B为氧基甲硅烷基-取代的烷基具体，并且C为氧基甲硅烷基具体，例如以下：
[0351]
[0352] 式IV的多孔杂化芯的具体实施方案为：
[0353]
[0354] 其中
[0355] R1为H、F、Cl、Br、I、低级烷基(例如CH3或CH2CH3)；
[0356] R2和R3各自独立地为H、F、Cl、Br、I、烷烃、取代的烷烃、烯烃、取代的烯烃、芳基、取代的芳基、氰基、醚、取代的醚、嵌入极性基团；
[0357] R4和R5各自独立地为H、F、Cl、Br、I、烷烃、取代的烷烃、烯烃、取代的烯烃、芳基、取代的芳基、醚、取代的醚、氰基、氨基、取代的氨基、二醇、硝基、磺酸、阳离子或阴离子交换基团，
[0358] 0≤a≤2x，0≤b≤4，并且0≤c≤4，前提条件是当a＝1时，b+c≤4；
[0359] 1≤d≤20，
[0360] 0.0003≤y/z≤500且0.002≤x/(y+z)≤210。
[0361] 在某些实施方案中，基本无孔的芯是式II、m、IV或V的杂化芯。
[0362] 在另一个实施方案中，表面多孔芯呈球形。在另一个实施方案中，球形芯具有非晶态或无定形分子序态。在另一个实施方案中，球形芯具有非周期性孔结构。
[0363] 在其它实施方案中，表面多孔芯具有约2m2/g至1100m2/g的表面积。在某些情况下，表面多孔芯具有约80m2/g至500m2/g的表面积。在其它情况下，颗粒具有约60m2/g至200m2/g的表面积。
[0364] 在一个实施方案中，表面多孔芯具有约0.2cm3/g至1.5cm3/g的平均孔体积。在某些情况下，表面多孔芯具有约0.6cm3/g至1.3cm3/g的平均孔体积。
[0365] 在另一个实施方案中，表面多孔芯具有小于约110m2/g的微孔表面积。在某些情况下，表面多孔芯具有小于约105m2/g的微孔表面积。在其它情况下，表面多孔芯具有小于约
80m2/g的微孔表面积。在另一些情况下，表面多孔芯具有小于约50m2/g的微孔表面积。
80m2/g的微孔表面积。在另一些情况下，表面多孔芯具有小于约50m2/g的微孔表面积。
[0366] 在一个实施方案中，多孔表面多孔芯具有约 至 的平均孔径。在另一个实施方案中，表面多孔芯具有约 至 的平均孔径。在另一个实施方案中，表面多孔
芯具有约 至 的平均孔径。在另一个实施方案中，颗粒具有约 至 的平
均孔径。
芯具有约 至 的平均孔径。在另一个实施方案中，颗粒具有约 至 的平
均孔径。
[0367] 在另一个实施方案中，表面多孔芯具有约0.1μm至约300μm的平均尺寸。在另一个实施方案中，表面多孔芯具有约0.1μm至约30μm的平均尺寸。
[0368] 在某些实施方案中，表面多孔芯在约1至约14的pH下是水解稳定的。在一个实施方案中，表面多孔芯在约8至约14的pH下是水解稳定的。在另一个实施方案中，表面多孔芯在约1至约5的pH下是水解稳定的。
[0369] 在一个实施方案中，本发明包括如本文所述的表面多孔芯，其中所述芯通过使选自以下的一种或多种单体水解缩合形成：
[0370]以及 其中R、R1和R2如前
所定义；X为C1-C18烷氧基或C1-C18烷基；并且n为1至8。
所定义；X为C1-C18烷氧基或C1-C18烷基；并且n为1至8。
[0371] 在另一个实施方案中，单体为l,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷：
[0372]
[0373] 在另一个实施方案中，单体为l,2-双(甲基二乙氧基甲硅烷基)乙烷：
[0374]
[0375] 或1,8-双(三乙氧基甲硅烷基)辛烷：
[0376]
[0377] 在其它实施方案中，如本文所述的表面多孔芯已用具有式Za(R’)bSi-R”的表面改性剂进行表面改性，其中Z＝Cl、Br、I、C1-C5烷氧基、二烷基氨基或三氟甲烷磺酸酯；a和b各自为0至3的整数，前提条件是a+b＝3；R’为C1-C6直链、环状或支链烷基基团，并且R”为官能化基团。
[0378] 在另一个实施方案中，表面多孔芯通过涂布聚合物而被表面改性。
[0379] 在某些实施方案中，R’选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、仲丁基、戊基、异戊基、己基和环己基。在其它实施方案中，R选自烷基、烯基、炔基、芳基、氰基、氨基、二醇、硝基、酯、阳离子或阴离子交换基团、包含嵌入极性官能团和手性部分的烷基或芳基基团。
[0380] 在一个实施方案中，R”为C1-C30烷基基团。在另一个实施方案中，R”包含手性部分。在又一个实施方案中，R”为C1-C20烷基基团。
[0381] 在某些实施方案中，表面改性剂选自辛基三氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、辛基二甲基氯硅烷和十八烷基二甲基氯硅烷。优选地，表面改性剂选自辛基三氯硅烷和十八烷基三氯硅烷。
[0382] 在另一个实施方案中，表面多孔芯通过有机基团和硅醇基改性的组合而被表面改性。
[0383] 在另一个实施方案中，表面多孔芯通过有机基团改性和涂布聚合物的组合而被表面改性。在另一个实施方案中，有机基团包含手性部分。
[0384] 在又一个实施方案中，表面多孔芯通过硅醇基改性和涂布聚合物的组合而被表面改性。
[0385] 在其它实施方案中，表面多孔芯经由在颗粒的有机基团与改性试剂之间形成有机共价键而被表面改性。
[0386] 在另一些实施方案中，表面多孔芯通过有机基团改性、硅醇基改性和涂布聚合物的组合而被表面改性。
[0387] 在另一个实施方案中，表面多孔芯通过硅醇基改性而被表面改性。
[0388] 在另一方面，表面多孔芯具有在色谱上增强的孔几何特征，其中所述材料包括本文所述颗粒的组合。
[0389] 在某些实施方案中，表面多孔芯为整料。
[0390] 在另一方面，本发明提供如本文所述的材料，其中表面多孔芯还包含分散在表面多孔芯内的一种纳米粒子或多于一种纳米粒子的混合物。
[0391] 在某些实施方案中，纳米粒子以<20重量％的纳米复合材料、<10重量％的纳米复合材料、或<5重量％的纳米复合材料存在。
[0392] 在其它实施方案中，纳米粒子是结晶或无定形的，并且可为碳化硅、铝、金刚石、铈、炭黑、碳纳米管、锆、钡、铈、钴、铜、铕、钆、铁、镍、钐、硅、银、钛、锌、硼、它们的氧化物、或它们的氮化物。在具体实施方案中，纳米粒子是包含选自以下的一个或多个部分的物质：纳米金刚石、碳化硅、二氧化钛、立方氮化硼。
[0393] 在其它实施方案中，纳米粒子可为小于或等于200nm的直径，小于或等于100nm的直径，小于或等于50nm的直径，或小于或等于20nm的直径。
[0394] 表面改性
[0395] 本发明的新型无机/有机杂化材料可被进一步表面改性。
[0396] 因此，在一个实施方案中，如本文所述的材料可用具有式Za(R’)bSi-R”的表面改性剂进行表面改性，其中Z＝Cl、Br、I、C1-C5烷氧基、二烷基氨基或三氟甲磺酸盐；a和b各自为0至3的整数，前提条件是a+b＝3；R’为C1-C6直链、环状或支链烷基基团，并且R”为官能化基团。
[0397] 在另一个实施方案中，材料通过涂布聚合物而被表面改性。
[0398] 在某些实施方案中，R’选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、仲丁基、戊基、异戊基、己基和环己基。在其它实施方案中，R选自烷基、烯基、炔基、芳基、氰基、氨基、二醇、硝基、酯、阳离子或阴离子交换基团、包含嵌入极性官能团和手性部分的烷基或芳基基团。
[0399] 在一个实施方案中，R”为C1-C30烷基基团。在另一个实施方案中，R”包含手性部分。在又一个实施方案中，R”为C1-C20烷基基团。
[0400] 在某些实施方案中，表面改性剂选自辛基三氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、辛基二甲基氯硅烷和十八烷基二甲基氯硅烷。在一些实施方案中，表面改性剂选自辛基三氯硅烷和十八烷基三氯硅烷。在其它实施方案中，表面改性剂选自异氰酸酯或1,1’-羰基二咪唑(特别是当杂化基团包含(CH2)3OH基团时)。
[0401] 在另一个实施方案中，材料通过有机基团和硅醇基改性的组合而被表面改性。
[0402] 在又一个实施方案中，材料通过有机基团改性和涂布聚合物的组合而被表面改性。在另一个实施方案中，有机基团包含手性部分。
[0403] 在又一个实施方案中，材料通过硅醇基改性和涂布聚合物的组合而被表面改性。
[0404] 在其它实施方案中，材料经由在颗粒的有机基团与改性试剂之间形成有机共价键而被表面改性。
[0405] 在另一些实施方案中，材料通过有机基团改性、硅醇基改性和涂布聚合物的组合而被表面改性。
[0406] 在另一个实施方案中，材料通过硅醇基改性而被表面改性。
[0407] 在某些实施方案中，表面改性的层可为多孔或无孔的。
[0408] 分离设备和试剂盒
[0409] 另一方面提供了多种分离设备，该分离设备具有包含如本文所述的无机/有机杂化材料的固定相。分离设备包括例如色谱柱、薄层板、过滤膜、样品提纯装置、以及微量滴定板。分离设备可用于多种分离技术，包括但不限于正相分离、反相分离、HILIC分离、SFC分离、亲和分离、以及SEC分离。
[0410] 无机/有机杂化材料因其改善的稳定性而赋予这些设备改善的寿命。因此，在特定方面，本发明提供了寿命改善的色谱柱，其包括：
[0411] a)用于接收填充材料的具有圆柱形内部的柱，以及
[0412] b)填充色谱床，其包含如本文所述的无机/有机杂化材料。
[0413] 如本文所述，本发明还提供了包括如本文所述的无机/有机杂化材料以及使用说明的试剂盒。在一个实施方案中，说明书用于与分离设备例如色谱柱、薄层板、过滤膜、样品提纯装置、以及微量滴定板一起使用。
[0414] 本发明材料的合成
[0415] 本发明还提供了用于产生本文所述的无机/有机杂化材料的方法。
[0416] 在一个实施方案中，本发明提供了用于产生本文所述的无机/有机杂化材料的方法，包括：
[0417] 提供表面多孔芯材料；以及
[0418] 使一种或多种聚合物有机官能金属前体和/或聚合物金属氧化物前体在表面多孔芯的表面上缩合。
[0419] 在另一个实施方案中，本发明提供了用于产生本文所述的无机/有机杂化材料的方法，包括：提供表面多孔芯材料；
[0420] 将部分缩合的聚合物有机官能金属前体、两种或更多种聚合物有机官能金属前体的混合物、或者一种或多种聚合物有机官能金属前体与聚合物金属氧化物的混合物施加在
表面多孔芯的表面上；以及
表面多孔芯的表面上；以及
[0421] 使所述表面进一步缩合。
[0422] 在某些实施方案中，产生本文所述的无机/有机杂化材料的方法还包括使杂化材料经受水热处理的步骤。
[0423] 在另一个实施方案中，本发明提供了用于产生本文所述的无机/有机杂化材料的方法，包括以下步骤：
[0424] 提供表面多孔芯材料；以及
[0425] 使一种或多种聚合物有机官能金属前体和/或聚合物金属氧化物前体在表面多孔芯的表面上缩合。
[0426] 在另一个实施方案中，本发明提供了用于产生本文所述的无机/有机杂化材料的方法，包括以下步骤：
[0427] 提供表面多孔芯材料；
[0428] 将部分缩合的聚合物有机官能金属前体、两种或更多种聚合物有机官能金属前体的混合物、或者一种或多种聚合物有机官能金属前体与聚合物金属氧化物的混合物施加在
表面多孔芯的表面上；以及使所述表面进一步缩合。
表面多孔芯的表面上；以及使所述表面进一步缩合。
[0429] 在某些实施方案中，产生本文所述的无机/有机杂化材料的方法还包括使杂化材料经受水热处理的步骤。
[0430] 在具体实施方案中，本发明提供了用于产生本文所述的无机/有机杂化材料的方法，其中材料的表面多孔芯由以下步骤提供：
[0431] a)提供无孔或基本无孔的芯材料；
[0432] b)使选自有机烷氧基硅烷和四烷氧基硅烷的一种或多种单体与选自有机烷氧基硅烷、四烷氧基硅烷、金属氧化物前体和陶瓷前体的一种或多种单体水解缩合到所述无孔
或基本无孔的芯材料上，以产生聚有机烷氧基硅氧烷；
或基本无孔的芯材料上，以产生聚有机烷氧基硅氧烷；
[0433] c)使聚有机烷氧基硅氧烷进一步缩合，以形成表面多孔颗粒；以及
[0434] d)使所得的颗粒经受水热处理，以形成基本上多孔的芯材料。
[0435] 在前述方法的实施方案中，当制备包含约0摩尔％至不超过约25摩尔％范围内量的无机部分的表面多孔芯时(其中颗粒的孔基本上是无序的)，水解缩合的一种或多种单体
排除四烷氧基硅烷。在前述方法的一些实施方案中，无机部分以约0摩尔％至不超过约100
摩尔％；25摩尔％至约50摩尔％，约50摩尔％至约75摩尔％；或约75摩尔％至约100摩尔％范围内的量存在；其中颗粒的孔基本上是无序的，水解缩合的一种或多种单体排除四烷氧
基硅烷。
排除四烷氧基硅烷。在前述方法的一些实施方案中，无机部分以约0摩尔％至不超过约100
摩尔％；25摩尔％至约50摩尔％，约50摩尔％至约75摩尔％；或约75摩尔％至约100摩尔％范围内的量存在；其中颗粒的孔基本上是无序的，水解缩合的一种或多种单体排除四烷氧
基硅烷。
[0436] 在一个实施方案中，表面多孔芯的金属氧化物前体选自钛、锆或铝的氧化物、氢氧化物、乙醇盐、甲醇盐、丙醇盐、异丙醇盐、丁醇盐、仲丁醇盐、叔丁醇盐、异丁醇盐、酚盐、乙基己醇盐、2-甲基-2-丁醇盐、壬醇盐、异辛醇盐、羟乙酸盐、羧酸盐、硝酸盐、氯化物、以及它们的混合物。优选地，金属氧化物前体是三异丙醇甲基钛、三苯酚甲基钛、烯丙基乙酰乙酸三异丙醇钛、甲基丙烯酸三异丙醇钛、甲基丙烯酰氧基乙基乙酰乙酸三异丙醇钛、五甲基环戊二烯基三甲氧基合钛、五甲基环戊二烯基三氯化钛、以及甲基丙烯酰氧基乙基乙酰乙酸三正丙醇锆。
[0437] 在另一方面，本发明提供用于产生本发明的材料的方法，其中材料的表面多孔芯由以下步骤提供：
[0438] a)提供无孔或基本无孔的芯材料；
[0439] b)使选自有机烷氧基硅烷和四烷氧基硅烷的一种或多种单体水解缩合到所述无孔或基本无孔的芯材料a)上，以产生聚有机烷氧基硅氧烷；
[0440] c)使聚有机烷氧基硅氧烷进一步缩合，以形成表面多孔颗粒；以及
[0441] d)使所得的颗粒经受水热处理；从而产生多孔表面多孔芯。
[0442] 在某些实施方案中，本发明提供了产生表面多孔芯的方法，该表面多孔芯包含的SiO2的量在约0摩尔％至不超过约25摩尔％的范围内，其中颗粒的孔基本上是无序的，其中一种或多种单体排除四烷氧基硅烷。在前述方法的一些实施方案中，SiO2以约0摩尔％至不超过约100摩尔％；25摩尔％至约50摩尔％，约50摩尔％至约75摩尔％；或约75摩尔％至约
100摩尔％范围内的量存在；其中颗粒的孔基本上是无序的，其中一种或多种单体排除四烷氧基硅烷。
100摩尔％范围内的量存在；其中颗粒的孔基本上是无序的，其中一种或多种单体排除四烷氧基硅烷。
[0443] 在另一方面，本发明提供了用于产生本发明的材料的方法，其中包含约0摩尔％至不超过约100摩尔％范围内量的SiO2的表面多孔芯(其中颗粒的孔基本上是无序的)由以下
步骤提供：
步骤提供：
[0444] a)提供无孔或基本无孔的芯材料；
[0445] b)使选自有机烷氧基硅烷和四烷氧基硅烷的一种或多种单体水解缩合到所述无孔或基本无孔的芯材料a)上，以产生聚有机烷氧基硅氧烷；
[0446] c)使聚有机烷氧基硅氧烷进一步缩合，以形成表面多孔颗粒；以及
[0447] d)使所得的颗粒经受水热处理；从而产生表面多孔无机/有机杂化颗粒。
[0448] 在某些实施方案中，缩合步骤包括用碱处理聚有机烷氧基硅氧烷的含水乳液，以形成表面多孔芯。
[0449] 在另一个实施方案中，本发明提供了产生如上所述的表面多孔芯的方法，其还包括用酸处理表面多孔颗粒。
[0450] 在另一个实施方案中，本发明提供了产生如上所述的表面多孔芯的方法，其还包括用一个或多个附加等份的碱处理聚有机烷氧基硅氧烷的含水乳液，以形成表面多孔颗
粒。在另一个实施方案中，本发明提供了还包括用酸处理表面多孔颗粒的方法。
粒。在另一个实施方案中，本发明提供了还包括用酸处理表面多孔颗粒的方法。
[0451] 在某些实施方案中，本发明提供了一种方法，其中表面多孔芯具有在色谱上增强的孔几何特征(CEPG)。
[0452] 在一个实施方案中，前述方法产生具有上述式I、II、或II的表面多孔芯。
[0453] 在某些实施方案中，本发明提供了一种方法，其还包括制备聚有机烷氧基硅氧烷的含水悬浮液，并且在碱催化剂存在下胶凝，以产生表面多孔芯。
[0454] 在产生表面多孔芯的方法的某些实施方案中，步骤a)或步骤b)是酸催化或碱催化的。在一个实施方案中，步骤a)是酸催化的。在另一个实施方案中，步骤b)是碱催化的。在又一个实施方案中，碱催化的反应是水包油乳化反应。
[0455] 因此，在有利的实施方案中，产生表面多孔芯的步骤b)还包括用碱处理聚有机烷氧基硅氧烷的含水乳液。在另一个有利的实施方案中，在用碱处理之后，将步骤b)中所产生的颗粒用酸进行处理。在可选的有利实施方案中，步骤b)中用碱处理聚有机烷氧基硅氧烷
的含水乳液之后用一个或多个附加等份的碱处理，然后用酸处理所得的颗粒。
的含水乳液之后用一个或多个附加等份的碱处理，然后用酸处理所得的颗粒。
[0456] 用于与本发明的方法一起使用的合适酸包括盐酸、氢溴酸、氢氟酸、氢碘酸、硫酸、甲酸、乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸和磷酸。用于与本发明的方法一起使用的合适碱包括烷基胺、氢氧化铵、I族和II族金属的氢氧化物盐、I族金属的碳酸盐和碳酸氢盐、以及I族和II族金属的醇盐。烷基胺包括例如三甲胺、三乙胺、二异丙基乙胺等。三(羟甲基)甲胺是优选的烷基胺。
[0457] 在某些实施方案中，产生表面多孔芯的步骤a)和b)在选自以下的溶剂中进行：水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、叔丁醇、戊醇、己醇、环己醇、六氟异丙醇、环己烷、石油醚、二乙醚、二烷基醚、四氢呋喃、乙腈、乙酸乙酯、戊烷、己烷、庚烷、苯、甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、l-甲基-2-吡咯烷酮、二氯甲烷、氯仿以及它们的组合。
[0458] 在又一个方面，本发明提供了用于产生本文所述的无机/有机杂化材料的方法，其中产生式IV或式V的杂化芯包括以下步骤：
[0459] (a)提供无孔或基本无孔的芯；
[0460] (b)使烯基-官能化有机硅烷与四烷氧基硅烷水解缩合；
[0461] (c)使步骤(b)的产物与有机烯烃单体共聚到无孔或基本无孔的芯上；以及
[0462] (d)使步骤(c)的产物进一步缩合，以形成表面多孔颗粒。
[0463] 在又一个方面，本发明提供了用于产生本发明的材料的方法，其中产生上述式IV或式V的杂化芯包括以下步骤：
[0464] (a)提供无孔或基本无孔的芯；
[0465] (b)使有机烯烃单体与烯基-官能化有机硅烷共聚；以及
[0466] (c)在非光学活性致孔剂存在下，使步骤(a)的产物与四烷氧基硅烷水解缩合到无孔或基本无孔的芯上；以及
[0467] (d)使步骤(b)的产物进一步缩合，以形成表面多孔颗粒。
[0468] 在某些实施方案中，共聚步骤是自由基-引发的，并且其中水解缩合步骤是酸催化的或碱催化的。
[0469] 在一个实施方案中，本发明提供了如上所述的方法，其还包括使所得的杂化芯经受水热处理。
[0470] 在某些实施方案中，步骤b)或步骤c)中所产生的表面多孔芯的尺寸设定成产生不同于步骤b)或步骤c)中所产生的球形多孔颗粒的粒度分布的粒度分布。
[0471] 在其它实施方案中，表面多孔杂化芯具有非晶态或无定形分子序态。在另一个实施方案中，球形杂化芯具有非周期性孔结构。
[0472] 在某些实施方案中，本发明提供了产生本发明的材料的表面多孔芯的方法，其中表面多孔芯具有约40m2/g至1100m2/g的表面积。在另一个实施方案中，表面多孔芯具有约
80m2/g至500m2/g的表面积。在又一个实施方案，表面多孔芯具有约800m2/g至1100m2/g的表面积。
80m2/g至500m2/g的表面积。在又一个实施方案，表面多孔芯具有约800m2/g至1100m2/g的表面积。
[0473] 在一个实施方案中，本发明提供了产生本发明的材料的表面多孔芯的方法，其中表面多孔芯具有约0.2cm3/g至1.5cm3/g的平均孔体积。在另一个实施方案中，表面多孔芯具有约0.6cm3/g至1.3cm3/g的平均孔体积。
[0474] 在另一个实施方案中，本发明提供了产生本发明的材料的表面多孔芯的方法，其中表面多孔芯具有小于约110m2/g的微孔表面积。在另一个实施方案中，表面多孔芯具有小于约105m2/g的微孔表面积。在另一个实施方案中，表面多孔芯具有小于约80m2/g的微孔表面积。在另一个实施方案中，表面多孔芯具有小于约50m2/g的微孔表面积。
[0475] 在另一个实施方案中，本发明提供了产生本发明的材料的表面多孔芯的方法，其中表面多孔芯具有约 至 的平均孔径。在另一个实施方案中，表面多孔芯具有约
至 的平均孔径。
至 的平均孔径。
[0476] 在某些情况下，材料的表面多孔芯具有约 至 的平均孔径。优选地，表面多孔芯具有约 至 的平均孔径或约 至 的平均孔径。
[0477] 在其它情况下，材料的表面多孔芯具有约0.1μm至约300μm，优选约0.1μm至约30μm的平均尺寸。
[0478] 在另一个实施方案中，本发明提供了产生本发明的材料的表面多孔芯的方法，其中表面多孔芯在约1至约14的pH下是水解稳定的。在某些情况下，表面多孔芯在约8至约14
的pH下是水解稳定的。在其它情况下，颗粒在约1至约5的pH下是水解稳定的。
的pH下是水解稳定的。在其它情况下，颗粒在约1至约5的pH下是水解稳定的。
[0479] 在一个实施方案中，本发明提供了产生本发明的材料的表面多孔芯的方法，其中有机质含量为约0％至约40％的碳。在另一个实施方案中，有机质含量为约25％至约35％的碳。在一个实施方案中，有机质含量为约1％至约40％的碳。在另一个实施方案中，有机质含量为约5％至约35％的碳。在另一个实施方案中，本发明提供了多孔无机/有机杂化颗粒，其中有机质含量为约25％至约40％的碳。在另一个实施方案中，有机质含量为约25％至约
35％的碳。在另一个实施方案中，有机质含量为约5％至约15％的碳。
35％的碳。在另一个实施方案中，有机质含量为约5％至约15％的碳。
[0480] 在某些情况下，本发明提供了一种产生本发明的材料的表面多孔芯的方法，其中R为C1-C18烷氧基、C1-C18烷基、或C1-C18烷基。
[0481] 在另一个实施方案中，R1为C1-C18烷氧基、C2-C18烷基、或C1-C18烷基。
[0482] 在其它实施方案中，R2为C1-C18烷基、C1-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、或C1-C18杂芳基。
[0483] 在一个实施方案中，本发明提供了一种产生式I的表面多孔芯的方法，其中p为0，q为0，t为1.5，m为2，并且R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷2
基、C5-C18芳基、或C1-C18杂芳基；其中每个R与两个或更多个硅原子连接。在另一个实施方案中，d为0。在另一个实施方案中，d为0.11。在另一个实施方案中，d为0.33。在另一个实施方案中，d为0.83。
基、C5-C18芳基、或C1-C18杂芳基；其中每个R与两个或更多个硅原子连接。在另一个实施方案中，d为0。在另一个实施方案中，d为0.11。在另一个实施方案中，d为0.33。在另一个实施方案中，d为0.83。
[0484] 在另一个实施方案中，本发明提供了一种产生式I的表面多孔芯的方法，其中d为0，q为0，并且R2为C1-C18烷基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、C3-C18环烷基、C1-C18杂环烷基、C5-C18芳基、或C1-C18杂芳基；其中每个R2与两个或更多个硅原子连接。在另一个实施方案中，p为
0、1、或2。在另一个实施方案中，t为1.0或1.5。在另一个实施方案中，m为1或2。
0、1、或2。在另一个实施方案中，t为1.0或1.5。在另一个实施方案中，m为1或2。
[0485] 在一个实施方案中，本发明提供了一种产生本发明的表面多孔芯的方法，其中一种或多种单体选自：
[0486]以及 其中R、R1和R2如前
所定义；X为C1-C18烷氧基或C1-C18烷基；并且n为1至8。
所定义；X为C1-C18烷氧基或C1-C18烷基；并且n为1至8。
[0487] 在某些实施方案中，单体为l,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷：
[0488]
[0489] 在其它实施方案中，单体为l,2-双(甲基二乙氧基甲硅烷基)乙烷：
[0490]
[0491] 或1,8-双(三乙氧基甲硅烷基)辛烷：
[0492]
[0493] 由步骤b)所得到的新鲜制备的杂化芯的尺寸有利地设定成产生不同于由步骤b)所得到的新鲜制备的表面多孔颗粒的粒度分布的粒度分布。可使用任意多种公知的定径技
术。此类定径技术描述于例如W.Gerhartz等人(编辑)Ullmann’s Encyclopedia of
Industrial Chemistry，第5版，第B2卷：Unit Operations I,VCHVerlagsgesellschaft
mbH,(Weinheim,Fed.Rep.Germ.1988)。颗粒的尺寸有利地设定成约0.5μm至约300μm，更有利地约1μm至约20μm的直径范围。
术。此类定径技术描述于例如W.Gerhartz等人(编辑)Ullmann’s Encyclopedia of
Industrial Chemistry，第5版，第B2卷：Unit Operations I,VCHVerlagsgesellschaft
mbH,(Weinheim,Fed.Rep.Germ.1988)。颗粒的尺寸有利地设定成约0.5μm至约300μm，更有利地约1μm至约20μm的直径范围。
[0494] 本发明的材料的表面多孔芯通过前述方法进行制备。关于式IV和V的表面多孔芯的合成的更多细节可见于例如W02004/041398-A2。上述式I-III的多孔无机/有机杂化颗粒
的合成的某些实施方案如下进一步描述。
的合成的某些实施方案如下进一步描述。
[0495] 在优选的实施方案中，可通过四步方法制备杂化芯的多孔球形颗粒。在第一步骤中，有机烷氧基硅烷可自身预聚合，或与一种或多种有机烷氧基硅烷或与0摩尔％-49摩
尔％四烷氧基硅烷诸如四乙氧基硅烷(TEOS)预聚合，以通过在酸催化剂存在下共水解而形
成聚有机烷氧基硅氧烷(POS)。可用于该方法的有机烷氧基硅烷的列表包括(但不限于)：双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷；双(三乙氧基甲硅烷基)辛烷；双(甲基二乙氧基甲硅烷基)乙烷；
双(三乙氧基甲硅烷基)乙烯；双(三甲氧基甲硅烷基乙基)苯；乙基三乙氧基硅烷；二乙基二乙氧基硅烷；巯基丙基三乙氧基硅烷；甲基三乙氧基硅烷；乙烯基三乙氧基硅烷；己基三乙氧基硅烷；氯丙基三乙氧基硅烷；苯乙基三甲氧基硅烷；十八烷基三甲氧基硅烷；辛基三甲氧基硅烷；3,3.3-三氟丙基三甲氧基硅烷；以及3-氰基丁基三乙氧基硅烷。使用的反应性有机烷氧基硅烷也可用于将孔隙引入杂化颗粒中，该反应性有机烷氧基硅烷已示出经由脱甲
硅基化、去保护、或分解进行反应。可脱甲硅基化、去保护、或分解而将孔隙引入杂化芯中的有机烷氧基硅烷的列表包括(但不限于)：苯基三乙氧基硅烷；甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧
基硅烷；乙酰氧基乙基三甲氧基硅烷、氯乙基三乙氧基硅烷、以及氟三乙氧基硅烷。
尔％四烷氧基硅烷诸如四乙氧基硅烷(TEOS)预聚合，以通过在酸催化剂存在下共水解而形
成聚有机烷氧基硅氧烷(POS)。可用于该方法的有机烷氧基硅烷的列表包括(但不限于)：双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷；双(三乙氧基甲硅烷基)辛烷；双(甲基二乙氧基甲硅烷基)乙烷；
双(三乙氧基甲硅烷基)乙烯；双(三甲氧基甲硅烷基乙基)苯；乙基三乙氧基硅烷；二乙基二乙氧基硅烷；巯基丙基三乙氧基硅烷；甲基三乙氧基硅烷；乙烯基三乙氧基硅烷；己基三乙氧基硅烷；氯丙基三乙氧基硅烷；苯乙基三甲氧基硅烷；十八烷基三甲氧基硅烷；辛基三甲氧基硅烷；3,3.3-三氟丙基三甲氧基硅烷；以及3-氰基丁基三乙氧基硅烷。使用的反应性有机烷氧基硅烷也可用于将孔隙引入杂化颗粒中，该反应性有机烷氧基硅烷已示出经由脱甲
硅基化、去保护、或分解进行反应。可脱甲硅基化、去保护、或分解而将孔隙引入杂化芯中的有机烷氧基硅烷的列表包括(但不限于)：苯基三乙氧基硅烷；甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧
基硅烷；乙酰氧基乙基三甲氧基硅烷、氯乙基三乙氧基硅烷、以及氟三乙氧基硅烷。
[0496] 在第二步骤中，在一种表面活性剂或多种表面活性剂的组合的存在下，使POS悬浮于水性介质中，并凝胶成多孔表面多孔芯。
[0497] 可利用一次性加入碱催化剂或多次加入碱催化剂、碱催化剂和酸催化剂的组合，或多次加入碱催化剂后加入酸催化剂来控制胶凝过程。
[0498] 在第三步骤中，通过水热处理对表面多孔芯的孔结构进行改性，从而产生中间杂化产物，该中间杂化产物可本身用于特定目的，或者可如下进一步处理。该方法的以上三个步骤允许相比于现有技术所述的那些更好地控制颗粒球形度、形态、孔体积和孔径，并因此提供在色谱上增强的孔几何特征。
[0499] 在本发明的一个实施方案中，可经由在颗粒的有机基团与改性试剂之间形成有机共价键，在后续步骤中对表面多孔芯和/或材料的表面有机基团进行衍生化或改性。另选
地，表面多孔芯和/或周围材料的表面硅醇基例如通过与有机三卤代硅烷例如十八烷基三
氯硅烷，或卤代聚有机硅烷例如十八烷基二甲基氯硅烷反应而被衍生化或改性为硅氧烷官
能团。另选地，对表面多孔芯和/或周围材料的表面有机基团和硅醇基两者进行衍生化或改性。然后，如此制备的材料的表面被胶凝期间嵌入的有机基团(例如烷基)和衍生化过程期
间加成的有机基团覆盖。相比于常规的基于二氧化硅的填充材料，其总体有机基团的表面
覆盖度较高，并因此杂化颗粒中其余的硅醇基的表面浓度较小。相比于基于二氧化硅的填
充材料，用作LC固定相的所得材料对于基本分析物示出优异的峰形，对碱性流动相更好的
稳定性。
地，表面多孔芯和/或周围材料的表面硅醇基例如通过与有机三卤代硅烷例如十八烷基三
氯硅烷，或卤代聚有机硅烷例如十八烷基二甲基氯硅烷反应而被衍生化或改性为硅氧烷官
能团。另选地，对表面多孔芯和/或周围材料的表面有机基团和硅醇基两者进行衍生化或改性。然后，如此制备的材料的表面被胶凝期间嵌入的有机基团(例如烷基)和衍生化过程期
间加成的有机基团覆盖。相比于常规的基于二氧化硅的填充材料，其总体有机基团的表面
覆盖度较高，并因此杂化颗粒中其余的硅醇基的表面浓度较小。相比于基于二氧化硅的填
充材料，用作LC固定相的所得材料对于基本分析物示出优异的峰形，对碱性流动相更好的
稳定性。
[0500] 在预聚合步骤包括在酸催化剂存在下共水解两种或更多种组分的混合物情况下，有机烷氧基硅烷(例如有机三烷氧基硅烷)的含量可例如从约0.03摩尔/摩尔至约1.0摩尔/
摩尔，或更优选地约0.2摩尔/摩尔至约0.5摩尔/摩尔四烷氧基硅烷变化。用于水解的水的
量可例如从1.10摩尔/摩尔至1.35摩尔/摩尔硅烷变化。将均匀溶液形式的硅烷、水和乙醇
混合物搅拌并在氩气流下加热回流。在其回流足以预聚合形成聚有机烷氧基硅氧烷(POS)
例如聚烷基烷氧基硅氧烷的时间之后，从反应混合物蒸馏去除溶剂和副产物(主要为乙
醇)。然后，将残余物在惰性气体(例如氮气、氩气等)气氛下于升高的温度(例如45℃至85℃范围内)加热例如0.5h至48h的时间段。将残余物进一步在大气压和减压(例如10-2托-10-3
托)下于95℃至120℃加热例如1h至3h，以去除任何挥发性物类。
摩尔，或更优选地约0.2摩尔/摩尔至约0.5摩尔/摩尔四烷氧基硅烷变化。用于水解的水的
量可例如从1.10摩尔/摩尔至1.35摩尔/摩尔硅烷变化。将均匀溶液形式的硅烷、水和乙醇
混合物搅拌并在氩气流下加热回流。在其回流足以预聚合形成聚有机烷氧基硅氧烷(POS)
例如聚烷基烷氧基硅氧烷的时间之后，从反应混合物蒸馏去除溶剂和副产物(主要为乙
醇)。然后，将残余物在惰性气体(例如氮气、氩气等)气氛下于升高的温度(例如45℃至85℃范围内)加热例如0.5h至48h的时间段。将残余物进一步在大气压和减压(例如10-2托-10-3
托)下于95℃至120℃加热例如1h至3h，以去除任何挥发性物类。
[0501] 在第二步骤中，在55℃下，通过搅拌使POS在包含水和醇(诸如乙醇或丁醇)的溶液中悬浮为细珠。溶液中醇的体积百分比从10％至20％变化。将表面活性剂诸如 X-
100、 X-165、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基硫酸铵或十二烷基硫酸TRIS作为悬浮
剂添加到悬浮液中。据信表面活性剂能够在POS珠与水相之间的疏水性/亲水性界面处定
向，以稳定化POS珠。还据信表面活性剂在胶凝步骤期间通过其亲水基团提高水和碱催化剂在POS珠表面的浓度，这诱导POS珠从表面朝向中心凝胶化。用于调节POS珠表面结构的表面活性剂在整个胶凝过程中稳定化POS珠形状，并使具有不规则形状例如“壳形”以及不均匀形态的颗粒形成最小化或抑制其形成。
100、 X-165、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基硫酸铵或十二烷基硫酸TRIS作为悬浮
剂添加到悬浮液中。据信表面活性剂能够在POS珠与水相之间的疏水性/亲水性界面处定
向，以稳定化POS珠。还据信表面活性剂在胶凝步骤期间通过其亲水基团提高水和碱催化剂在POS珠表面的浓度，这诱导POS珠从表面朝向中心凝胶化。用于调节POS珠表面结构的表面活性剂在整个胶凝过程中稳定化POS珠形状，并使具有不规则形状例如“壳形”以及不均匀形态的颗粒形成最小化或抑制其形成。
[0502] 使包含POS和致孔剂而非单独POS的溶液悬浮于水相中也是可能的。不溶于水相的致孔剂在胶凝步骤期间留在POS珠内并且用作致孔剂。致孔剂包括例如甲苯和均三甲苯。通过控制甲苯在POS/甲苯溶液中的相对量，可更精确地控制最终杂化颗粒的孔体积。这允许
制备具有例如0.25cm3/g-1.5cm3/g的较大孔体积的杂化颗粒。
制备具有例如0.25cm3/g-1.5cm3/g的较大孔体积的杂化颗粒。
[0503] 通过将碱性催化剂例如氢氧化铵添加到POS悬浮液中来引发胶凝步骤。然后，搅拌反应混合物来驱动反应完成。氢氧化铵和氢氧化钠是优选的。对颗粒进行分离并用水洗涤。
可通过使颗粒在回流下再分散于含水酸性悬浮液中1-4天而进一步缩合。盐酸的使用是优
选的。将如此制备的新鲜制备的杂化芯和/或周围材料过滤，并用不含铵离子的水和甲醇洗涤，然后干燥。
可通过使颗粒在回流下再分散于含水酸性悬浮液中1-4天而进一步缩合。盐酸的使用是优
选的。将如此制备的新鲜制备的杂化芯和/或周围材料过滤，并用不含铵离子的水和甲醇洗涤，然后干燥。
[0504] 在一个实施方案中，通过水热处理对如制备的杂化芯和/或周围材料的孔结构进行改性，其扩大了孔的开口以及孔径，如由氮(N2)吸附分析所证实。水热处理如下进行：制备包含如制备的杂化材料和碱水溶液的浆液，使浆液在高压釜中于升高的温度(例如100℃
至200℃)下加热10h至30h。烷基胺诸如三甲胺(TEA)或三(羟甲基)甲胺的使用或氢氧化钠
的使用是有利的。使因此处理的杂化材料冷却，过滤并用水和甲醇洗涤，然后在减压下于80℃干燥16h。
至200℃)下加热10h至30h。烷基胺诸如三甲胺(TEA)或三(羟甲基)甲胺的使用或氢氧化钠
的使用是有利的。使因此处理的杂化材料冷却，过滤并用水和甲醇洗涤，然后在减压下于80℃干燥16h。
[0505] 在某些实施方案中，在水热处理之后，用各种试剂对表面多孔芯和/或材料的表面进行改性。此类“表面改性剂”包括(通常)赋予色谱固定相特定色谱功能的有机官能团。多孔无机/有机杂化颗粒具有可另外被表面改性剂取代或衍生化的有机基团和硅醇基两者。
[0506] 经水热处理的杂化芯和/或周围材料的表面包含有机基团，其可通过与对颗粒的有机基团有反应性的试剂反应而被衍生化。例如，颗粒上的乙烯基基团可与多种烯烃反应
性试剂诸如溴(Br2)、氢气(H2)、自由基、增长聚合物自由基中心、二烯等等反应。又如，颗粒上的羟基可与多种醇反应性试剂诸如异氰酸酯、羧酸、羧酰氯和如下所述的反应性有机硅
烷反应。该类反应在文献中是公知的，参见例如March,J.Advanced Organic Chemistry，第
3版，Wiley,New York,1985；Odian,G.The Principles of Polymerization，第2版，Wiley,New York,1981。
性试剂诸如溴(Br2)、氢气(H2)、自由基、增长聚合物自由基中心、二烯等等反应。又如，颗粒上的羟基可与多种醇反应性试剂诸如异氰酸酯、羧酸、羧酰氯和如下所述的反应性有机硅
烷反应。该类反应在文献中是公知的，参见例如March,J.Advanced Organic Chemistry，第
3版，Wiley,New York,1985；Odian,G.The Principles of Polymerization，第2版，Wiley,New York,1981。
[0507] 此外，经水热处理的杂化芯和/或周围材料的表面还包含硅醇基，其可通过与反应性有机硅烷反应而被衍生化。例如通过在回流条件下与十八烷基三氯硅烷或十八烷基二甲
基氯硅烷在有机溶剂中反应，根据标准方法进行表面多孔芯和/或周围材料的表面衍生化。
有机溶剂诸如甲苯通常用于该反应。将有机碱(诸如吡啶或咪唑)添加到反应混合物中来催
化反应。然后，用水、甲苯和丙酮洗涤该反应的产物，并在减压下于80℃至100℃干燥16h。可通过使用上述类似的方法，使所得的杂化颗粒与短链硅烷诸如三甲基氯硅烷进一步反应来
封端残留的硅醇基。
基氯硅烷在有机溶剂中反应，根据标准方法进行表面多孔芯和/或周围材料的表面衍生化。
有机溶剂诸如甲苯通常用于该反应。将有机碱(诸如吡啶或咪唑)添加到反应混合物中来催
化反应。然后，用水、甲苯和丙酮洗涤该反应的产物，并在减压下于80℃至100℃干燥16h。可通过使用上述类似的方法，使所得的杂化颗粒与短链硅烷诸如三甲基氯硅烷进一步反应来
封端残留的硅醇基。
[0508] 如本文所公开的表面改性剂例如经由衍生化或涂布并随后交联而连接于基体材料，使表面改性剂的化学特征赋予基体材料。在一个实施方案中，使表面多孔芯和/或周围材料的有机基团与表面改性剂反应形成有机共价键。改性剂可与颗粒的有机基团形成有机
共价键，其经由有机和聚合物化学领域公知的多种机制，包括但不限于亲核、亲电、环加成、自由基、卡宾、氮宾和碳正离子反应。有机共价键定义为包括有机化学的常见元素之间形成的共价键，所述常见元素包括但不限于氢、硼、碳、氮、氧、硅、磷、硫和卤素。此外，将碳-硅和碳-氧-硅键定义为有机共价键，而硅-氧-硅键不定义为有机共价键。
共价键，其经由有机和聚合物化学领域公知的多种机制，包括但不限于亲核、亲电、环加成、自由基、卡宾、氮宾和碳正离子反应。有机共价键定义为包括有机化学的常见元素之间形成的共价键，所述常见元素包括但不限于氢、硼、碳、氮、氧、硅、磷、硫和卤素。此外，将碳-硅和碳-氧-硅键定义为有机共价键，而硅-氧-硅键不定义为有机共价键。
[0509] 术语“官能化基团”包括赋予色谱固定相特定色谱功能的有机官能团，包括例如十八烷基(Cl8)或苯基。此类官能化基团被直接引入基体材料中，或存在于例如如本文所公开的表面改性剂中，该表面改性剂例如经由衍生化或涂布并随后交联而连接于基体材料，使表面改性剂的化学特征赋予基体材料。
[0510] 在某些实施方案中，硅醇基被表面改性。在其它实施方案中，有机基团被表面改性。在另一些实施方案中，表面多孔芯和/或周围材料的有机基团和硅醇基均被表面改性或衍生化。在另一个实施方案中，颗粒通过涂布聚合物而被表面改性。在某些实施方案中，将涂布聚合物的表面改性与硅醇基改性、有机基团改性、或硅醇基和有机基团改性这两者结
合使用。
合使用。
[0511] 更一般地，杂化芯和/或周围材料的表面可如下改性：用包含式Za(R’)bSi-R”的化合物的表面改性剂处理，其中Z＝Cl、Br、I、C1-C5烷氧基、二烷基氨基，例如二甲氨基、或三氟甲磺酸盐；a和b各自为0至3的整数，前提条件是a+b＝3；R’为C1-C6直链、环状或支链烷基基团，并且R”为官能化基团。在某些情况下，此类颗粒通过涂布聚合物而被表面改性。
[0512] R’包括例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、仲丁基、戊基、异戊基、己基或环己基；优选地，R’为甲基。
[0513] 官能化基团R”可包括烷基、烯基、炔基、芳基、氰基、氨基、二醇、硝基、酯、阳离子或阴离子交换基团、包含嵌入极性官能团或手性部分的烷基或芳基基团。合适的R”官能化基团的示例包括手性部分，C1-C30烷基，包括C1-C20，诸如辛基(C8)、十八烷基(C18)和三十烷基(C30)；烷芳基，例如C1-C4-苯基；氰基烷基基团，例如氰基丙基；二醇基团，例如丙基二醇；氨基基团，例如氨基丙基；以及烷基或芳基基团，具有嵌入极性官能团例如氨基甲酸酯官能团(诸如公开于美国专利5,374,755)以及手性部分。此类基团包括以下通式的那些：
[0514]
[0515] 其中l、m、o、r和s为0或1，n为0、1、2或3，p为0、1、2、3或4，并且q为0至19的整数；R3选自氢、烷基、氰基和苯基；并且Z、R’、a和b如上定义。优选地，氨基甲酸酯官能团具有以下所示通式结构：
[0516]
[0517] 其中R5可为例如氰基烷基、叔丁基、丁基、辛基、十二烷基、十四烷基、十八烷基、或苄基。有利地，R5为辛基、十二烷基、或十八烷基。
[0518] 在特定应用诸如手性分离中，包括作为官能化基团的手性部分是尤其有利的。
[0519] 聚合物涂层在文献中是已知的并且通常可如下提供：使物理吸附的单体聚合或缩聚到表面，聚合物层并未化学键合于载体(I型)；使物理吸附的单体聚合或缩聚到表面，并且聚合物层化学键合于载体(II型)；物理吸附的预聚物固定至载体(III型)；以及预合成的聚合物化学吸附到载体表面上(IV型)。参见例如Hanson，等人，J.Chromat.A656(1993)369-
380，其文本以引用方式并入本文。如上所述，用聚合物涂覆杂化材料可与本发明所述的各种表面改性一起使用。
380，其文本以引用方式并入本文。如上所述，用聚合物涂覆杂化材料可与本发明所述的各种表面改性一起使用。
[0520] 因此，在某些实施方案中，表面改性剂选自辛基三氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、辛基二甲基氯硅烷和十八烷基二甲基氯硅烷。在另一个实施方案中，表面改性剂选自辛基三氯硅烷和十八烷基三氯硅烷。
[0521] 在另一个实施方案中，表面多孔芯和/或周围材料通过有机基团和硅醇基改性的组合而被表面改性。
[0522] 在其它实施方案中，表面多孔芯和/或周围材料通过有机基团改性和涂布聚合物的组合而被表面改性。
[0523] 在其它实施方案中，表面多孔芯和/或周围材料通过硅醇基改性和涂布聚合物的组合而被表面改性。
[0524] 在另一个实施方案中，表面多孔芯和/或周围材料经由在表面多孔芯和/或周围材料的有机基团与改性试剂之间形成有机共价键而被表面改性。
[0525] 在某些实施方案中，表面多孔芯和/或周围材料通过有机基团改性、硅醇基改性和涂布聚合物的组合而被表面改性。
[0526] 在一个实施方案中，表面多孔芯和/或周围材料通过硅醇基改性而被表面改性。
[0527] 在另一个实施方案中，本发明提供了其中表面多孔芯和/或周围材料通过进一步包括致孔剂而被改性的方法。在另一个实施方案中，致孔剂选自环己醇、甲苯、均三甲苯、2-乙基已酸、邻苯二甲酸二丁酯、1-甲基-2-吡咯烷酮、1-十二烷醇和TritonX-45。在某些实施方案中，致孔剂是甲苯或均三甲苯。
[0528] 在一个实施方案中，本发明提供了其中表面多孔芯和/或周围材料通过包括表面活性剂或稳定剂而被进一步改性的方法。在某些实施方案中，表面活性剂是Triton X-45、Triton X100、Triton X305、TLS、Pluronic F-87、Pluronic P-105、Pluronic P-123、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基硫酸铵、十二烷基硫酸TRIS、或TritonX-165。在某些实施方案中，表面活性剂是十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基硫酸铵、或十二烷基硫酸TRIS。
[0529] 在某些实施方案中，在施加周围材料之前，使表面多孔芯经受热处理。在此类实施方案中，将芯材料在空气中或惰性气氛(例如氮气)中于600℃-1300℃，更具体地800℃-1250℃，更具体地900℃-1200℃范围内的温度下热处理。
[0530] 在另一些实施方案中，在施加周围材料之后，使本发明的材料经受热处理。在此类实施方案中，将材料在空气中或惰性气氛(例如氮气)中于600℃-1300℃，更具体地800℃-1250℃，更具体地900℃-1200℃范围内的温度下热处理。在周围材料施加或不施加到层之
间或最终层上的情况下，可在这些温度下，将颗粒在表面多孔合成期间的溶胶层之间和/或最终层上进行热处理。
间或最终层上的情况下，可在这些温度下，将颗粒在表面多孔合成期间的溶胶层之间和/或最终层上进行热处理。
[0531] 上述表面多孔芯和/或周围材料的合成的某些实施方案进一步在以下实施例中示出。
[0532] 实施例
[0533] 可通过描述多孔无机/有机杂化颗粒制备及其用途的以下非限制性实施例来进一步说明本发明。
[0534] I.表面多孔材料-一般性
[0535] 通常，以下非限制性实施例描述了表面多孔色谱材料。这些实施例中所述的芯可以或不可以为表面多孔的。本领域的普通技术人员将能够使用制备本发明材料的本文和以
下表面多孔芯实施例中所述的技术。
下表面多孔芯实施例中所述的技术。
[0536] 材料
[0537] 除非另外指明，所有试剂如所接收的使用。本领域的技术人员将认识到所存在的以下供应品和供应商的等同物，因此以下列出的供应商不应理解为限制性的。
[0538] 表征
[0539] 本领域的技术人员将认识到所存在的以下仪器和供应商的等同物，因此以下列出的仪器不应理解为限制性的。
[0540] ％C值通过燃烧分析(CE-440元素分析仪；Exeter Analytical Inc.,North Chelmsford,MA)或库仑碳分析仪(模块CM5300,CM5014,UIC Inc.,Joliet,IL)进行测量。这
些材料的比表面积(SSA)、比孔体积(SPV)和平均孔径(APD)用多点N2吸附方法
(Micromeritics ASAP 2400；Micromeritics Instruments Inc.,Norcross,GA)进行测量。
用BET方法计算SSA，SPV是对P/P0>0.98所测的单点值，并用BJH方法由吸附等温线log来计
算APD。微孔表面积(MSA)测定为从比表面积(SSA)减去的孔 的累积吸附孔径数据。中
值中孔直径(MPD)和中孔孔体积(MPV)通过压汞法(Micromeritics AutoPoreIV,
Micromeritics,Norcross,GA)进行测量。骨架密度使用Micromeritics AccuPyc 1330氦比
重瓶(V2.04N,Norcross,GA)进行测量。在7kV下进行扫描电镜(SEM)图像分析(JEOL JSM-
5600仪器,Tokyo,Japan)。在20kV下使用聚焦离子束(FIB/SEM)仪器(Helios 600Nanolab,
FEI Company,Hillsboro,OR)进行高分辨率SEM图像分析。颗粒尺寸使用Beckman Coulter
Multisizer3分析仪(30-μm孔，70,000计数；Miami,FL)进行测量。粒径(dp)测定为基于体积的粒度分布的50％累加直径。分布宽度测定为90％累积体积直径除以10％累积体积直径
(表示为90/10比率)。使用Brookfield数字粘度计型号DV-II(Middleboro,MA)测定这些材
料的粘度。使用Bruker Optics Tensor 27(Ettlingen,Germany)获得FT-IR光谱。使用
Bruker Instruments Avance-300光谱仪(7mm双宽带探针)获得多核(13C，29Si)CP-MAS NMR光谱。旋转速度通常为5.0kHz-6.5kHz，循环延迟为5秒，并且交叉极化接触时间为6毫秒。使用外标金刚烷(13C CP-MAS NMR，δ38.55)和六甲基环三硅氧烷(29Si CP-MAS NMR，δ-9.62)，相对于四甲基硅烷记录报告的13C和29SiCP-MAS NMR光谱偏移。使用DMFit软件通过光谱解
卷积评价不同硅环境的群体。[Massiot,D.；Fayon,F.；Capron,M.；King,I.；Le Calvé,S.；
Alonso,B.；Durand,J.-O.；Bujoli,B.；Gan,Z.；Hoatson,G.Magn.Reson.Chem.2002,40,70-
76]
些材料的比表面积(SSA)、比孔体积(SPV)和平均孔径(APD)用多点N2吸附方法
(Micromeritics ASAP 2400；Micromeritics Instruments Inc.,Norcross,GA)进行测量。
用BET方法计算SSA，SPV是对P/P0>0.98所测的单点值，并用BJH方法由吸附等温线log来计
算APD。微孔表面积(MSA)测定为从比表面积(SSA)减去的孔 的累积吸附孔径数据。中
值中孔直径(MPD)和中孔孔体积(MPV)通过压汞法(Micromeritics AutoPoreIV,
Micromeritics,Norcross,GA)进行测量。骨架密度使用Micromeritics AccuPyc 1330氦比
重瓶(V2.04N,Norcross,GA)进行测量。在7kV下进行扫描电镜(SEM)图像分析(JEOL JSM-
5600仪器,Tokyo,Japan)。在20kV下使用聚焦离子束(FIB/SEM)仪器(Helios 600Nanolab,
FEI Company,Hillsboro,OR)进行高分辨率SEM图像分析。颗粒尺寸使用Beckman Coulter
Multisizer3分析仪(30-μm孔，70,000计数；Miami,FL)进行测量。粒径(dp)测定为基于体积的粒度分布的50％累加直径。分布宽度测定为90％累积体积直径除以10％累积体积直径
(表示为90/10比率)。使用Brookfield数字粘度计型号DV-II(Middleboro,MA)测定这些材
料的粘度。使用Bruker Optics Tensor 27(Ettlingen,Germany)获得FT-IR光谱。使用
Bruker Instruments Avance-300光谱仪(7mm双宽带探针)获得多核(13C，29Si)CP-MAS NMR光谱。旋转速度通常为5.0kHz-6.5kHz，循环延迟为5秒，并且交叉极化接触时间为6毫秒。使用外标金刚烷(13C CP-MAS NMR，δ38.55)和六甲基环三硅氧烷(29Si CP-MAS NMR，δ-9.62)，相对于四甲基硅烷记录报告的13C和29SiCP-MAS NMR光谱偏移。使用DMFit软件通过光谱解
卷积评价不同硅环境的群体。[Massiot,D.；Fayon,F.；Capron,M.；King,I.；Le Calvé,S.；
Alonso,B.；Durand,J.-O.；Bujoli,B.；Gan,Z.；Hoatson,G.Magn.Reson.Chem.2002,40,70-
76]
[0541] 实施例1
[0542] 聚有机硅氧烷的合成
[0543] 将一种或多种四烷氧基硅烷或有机烷氧基硅烷(全部得自Gelest Inc.,Morrisville,PA或United Chemical Technologies,INC.,Bristol,PA)或正丙醇锆(70％
溶于丙醇，Gelest Inc.,Morrisville,PA,172.5g溶液用于反应In)与乙醇(无水，
J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)和盐酸水溶液(Aldrich,Milwaukee,WI)在烧瓶中混合。反
应la-Ir、lu-ly使用0.1NHC1，反应Is和It使用0.01NHCl，反应Iz使用0.1M乙酸
(J.T.Baker)。另外将对苯二酚(Aldrich,Milwaukee,WI)添加至反应Io(8.4mg)和反应Ip
(17.6mg)，以防止甲基丙烯酰氧基丙基聚合。产物Iy根据文献方案制备(如描述于K.Unger，等人Colloid&Polymer Science第253卷，第658-664页(1975))。将所得的溶液搅拌并在氩
气或氮气气氛中回流16小时。通过在大气压下蒸馏从烧瓶去除醇。残余的醇和挥发性物类
通过在氩气或氮气吹扫流中于95℃-120℃加热1小时-2小时去除。所得的聚有机烷氧基硅
氧烷为澄清的粘性液体。用于制备产物聚有机烷氧基硅氧烷(POS)的有机烷氧基硅烷的化
学式列于表1。用于制备产物la-lx的起始物的具体量列于表2。使用NMR光谱学进行结构分
析。
溶于丙醇，Gelest Inc.,Morrisville,PA,172.5g溶液用于反应In)与乙醇(无水，
J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)和盐酸水溶液(Aldrich,Milwaukee,WI)在烧瓶中混合。反
应la-Ir、lu-ly使用0.1NHC1，反应Is和It使用0.01NHCl，反应Iz使用0.1M乙酸
(J.T.Baker)。另外将对苯二酚(Aldrich,Milwaukee,WI)添加至反应Io(8.4mg)和反应Ip
(17.6mg)，以防止甲基丙烯酰氧基丙基聚合。产物Iy根据文献方案制备(如描述于K.Unger，等人Colloid&Polymer Science第253卷，第658-664页(1975))。将所得的溶液搅拌并在氩
气或氮气气氛中回流16小时。通过在大气压下蒸馏从烧瓶去除醇。残余的醇和挥发性物类
通过在氩气或氮气吹扫流中于95℃-120℃加热1小时-2小时去除。所得的聚有机烷氧基硅
氧烷为澄清的粘性液体。用于制备产物聚有机烷氧基硅氧烷(POS)的有机烷氧基硅烷的化
学式列于表1。用于制备产物la-lx的起始物的具体量列于表2。使用NMR光谱学进行结构分
析。
[0544]
[0545]
[0546] 实施例2
[0547] 杂化颗粒的杂化无机/有机材料周围化
[0548] 向式(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)(SiO2)4(根据美国专利6,686,35中所述的方法制备)的5μm BEH多孔杂化颗粒(20g，Waters Corporation,Milford,MA；6.5％C；SSA＝190m2/g；SPV＝0.80cm3/g； )在乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ；5mL/g)中的悬浮液添加得自实施例1的POS la。在旋转蒸发仪中缓慢地减压去除溶剂0.5小时-4小时。使
颗粒在0.5μm滤纸上分离并用乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)重复洗涤。然后，将材料在50℃下于含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和30％氢氧化铵(20g；J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)的悬浮液中加热20小时。随后使反应冷却，并对产物进行过滤并相继用水和甲醇(J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)洗涤。然后
使产物在减压下于80℃干燥16小时。用于制备这些产物的起始物的具体量列于表3。这些材料的％C值、比表面积(SSA)、比孔体积(SPV)和平均孔径(APD)列于表3。
颗粒在0.5μm滤纸上分离并用乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)重复洗涤。然后，将材料在50℃下于含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和30％氢氧化铵(20g；J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)的悬浮液中加热20小时。随后使反应冷却，并对产物进行过滤并相继用水和甲醇(J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)洗涤。然后
使产物在减压下于80℃干燥16小时。用于制备这些产物的起始物的具体量列于表3。这些材料的％C值、比表面积(SSA)、比孔体积(SPV)和平均孔径(APD)列于表3。
[0549] 表3
[0550]
[0551] 实施例3
[0552] 杂化颗粒的杂化无机/有机材料周围化
[0553] 向式(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)(SiO2)4(根据美国专利6,686,35中所述的方法制备)的5μm BEH多孔杂化颗粒(20g，Waters Corporation,Milford,MA；6.5％C；SSA＝190m2/g；SPV＝0.80cm3/g； )在无水甲苯(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ；5mL/g)中的悬浮液添加得自实施例1的POS la和水。用Dean-Stark分水器将该反应在80℃下加热一小
时并在110℃加热20小时，以去除残余的水。将反应冷却至室温，并使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)重复洗涤。然后将材料在含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和30％氢氧化铵(20g；
J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)的悬浮液中加热至50℃保持4小时。随后使反应冷却，对产
物进行过滤并相继用水和甲醇(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)洗涤。然后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。用于制备这些产物的起始物的具体量列于表4。％C值、比表面积
(SSA)、比孔体积(SPV)、平均孔径(APD)、以及SPV变化(ASPV)列于表4。
时并在110℃加热20小时，以去除残余的水。将反应冷却至室温，并使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)重复洗涤。然后将材料在含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和30％氢氧化铵(20g；
J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)的悬浮液中加热至50℃保持4小时。随后使反应冷却，对产
物进行过滤并相继用水和甲醇(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)洗涤。然后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。用于制备这些产物的起始物的具体量列于表4。％C值、比表面积
(SSA)、比孔体积(SPV)、平均孔径(APD)、以及SPV变化(ASPV)列于表4。
[0554] 用该方法观察碳含量的增大(1.0％-1.8％C)和SPV的减小(平均变化0.10cm3/g)。SEM分析指示了起始颗粒的等同颗粒形态和表面特征。颗粒尺寸分析(通过Coulter
Counter)指示了起始颗粒的当量颗粒尺寸和分布。这表明该材料周围化过程中孔隙度减小
是由于多孔颗粒骨架的填充，而并非由于引入表面碎片或次级无孔颗粒分布。APD的减小也指示该材料周围化过程填充了孔骨架。SSA的略微增加可指示周围材料具有较小的孔隙度。
Counter)指示了起始颗粒的当量颗粒尺寸和分布。这表明该材料周围化过程中孔隙度减小
是由于多孔颗粒骨架的填充，而并非由于引入表面碎片或次级无孔颗粒分布。APD的减小也指示该材料周围化过程填充了孔骨架。SSA的略微增加可指示周围材料具有较小的孔隙度。
[0555] 表4
[0556]
[0557] 实施例4
[0558] 杂化颗粒的杂化无机/有机材料周围化
[0559] 向式(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)(SiO2)4(根据美国专利6,686,35中所述的方法制备)的3.5μmBEH多孔杂化颗粒(Waters Corporation,Milford,MA；6.5％C；SSA＝185m2/g；SPV＝
0.76cm3/g； )在无水甲苯(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ；对于4a-4b为
5mL/g；对于4e-4i为10mL/g)中的悬浮液添加得自实施例1的POS la和水。使该反应于80℃
加热一小时并于110℃加热20小时。反应4a和4c不采用用于去除残余水的Dean-Stark分水
器；而其它反应使用Dean-Stark分水器。将反应冷却至室温，并使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)重复洗涤。然后，将材料在50℃下于含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和30％氢氧化铵(20g；
J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)的悬浮液中加热4小时。随后使反应冷却，对产物进行过滤
并相继用水和甲醇(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)洗涤。然后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。用于制备这些产物的起始物的具体量列于表5。％C值、比表面积(SSA)、比孔体积(SPV)、平均孔径(APD)、以及SPV变化(ΔSSA)列于表5。
0.76cm3/g； )在无水甲苯(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ；对于4a-4b为
5mL/g；对于4e-4i为10mL/g)中的悬浮液添加得自实施例1的POS la和水。使该反应于80℃
加热一小时并于110℃加热20小时。反应4a和4c不采用用于去除残余水的Dean-Stark分水
器；而其它反应使用Dean-Stark分水器。将反应冷却至室温，并使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)重复洗涤。然后，将材料在50℃下于含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和30％氢氧化铵(20g；
J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)的悬浮液中加热4小时。随后使反应冷却，对产物进行过滤
并相继用水和甲醇(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)洗涤。然后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。用于制备这些产物的起始物的具体量列于表5。％C值、比表面积(SSA)、比孔体积(SPV)、平均孔径(APD)、以及SPV变化(ΔSSA)列于表5。
[0560] 通过该材料周围化方法实现碳含量的增大(1.0％-2.6％C)和SPV的减小3 3
(0.12cm/g-0.44cm/g)。SEM分析确认了起始颗粒的等同颗粒形态和表面特征。颗粒尺寸分
析(通过Coulter Counter)指示了起始颗粒的当量颗粒尺寸和分布。这表明该材料周围化
过程中孔隙度减小是由于多孔颗粒骨架的填充，而并非由于引入表面碎片或次级无孔颗粒
分布。
(0.12cm/g-0.44cm/g)。SEM分析确认了起始颗粒的等同颗粒形态和表面特征。颗粒尺寸分
析(通过Coulter Counter)指示了起始颗粒的当量颗粒尺寸和分布。这表明该材料周围化
过程中孔隙度减小是由于多孔颗粒骨架的填充，而并非由于引入表面碎片或次级无孔颗粒
分布。
[0561] 表5
[0562]
[0563] 实施例5
[0564] 杂化周围化杂化颗粒的水热处理
[0565] 作为用于改性周围杂化颗粒的孔结构的方式，将得自实施例3和实施例4的颗粒与0.3M三(羟甲基)氨基甲烷(TRIS,Aldrich Chemical,Milwaukee,WI)水性溶液以5mL/g浆液
浓度混合。用乙酸(J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)将所得浆液的pH调节至9.8。然后，将浆液封闭于不锈钢高压釜中并加热至155℃保持20小时。在高压釜冷却至室温之后，使产物在
0.5μm滤纸上分离并用水和甲醇(Fisher Scientific,Suwanee,GA)洗涤。随后，将颗粒在真空下于80℃干燥16小时。这些材料的具体表征数据列于表6。相对于实施例3和实施例4的前体材料，产物的变化％C(Δ％C)、SSA(ΔSSA)和APD(ΔAPD)列于表6。
浓度混合。用乙酸(J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)将所得浆液的pH调节至9.8。然后，将浆液封闭于不锈钢高压釜中并加热至155℃保持20小时。在高压釜冷却至室温之后，使产物在
0.5μm滤纸上分离并用水和甲醇(Fisher Scientific,Suwanee,GA)洗涤。随后，将颗粒在真空下于80℃干燥16小时。这些材料的具体表征数据列于表6。相对于实施例3和实施例4的前体材料，产物的变化％C(Δ％C)、SSA(ΔSSA)和APD(ΔAPD)列于表6。
[0566] 该组实验示出对周围杂化颗粒水热处理可用于改变这些材料的孔属性。当相比于得自实施例3和实施例4的前体材料时，所有产物的SSA显著减小，APD增大，并且SPV或颗粒形态无显著变化(如由SEM所测)。可以断定水热处理的使用成功地增大了APD。这些产物的
APD在与市售HPLC填充材料相当的范围之内。这些产物％C的减小部分地由于表面醇化物去
除且周围材料的甲基丙烯酰氧基丙基部分水解。该水解导致羟丙基(例如HO(CH2)3SiO1.5)形成，如由NMR和FT-IR光谱学所确认。
APD在与市售HPLC填充材料相当的范围之内。这些产物％C的减小部分地由于表面醇化物去
除且周围材料的甲基丙烯酰氧基丙基部分水解。该水解导致羟丙基(例如HO(CH2)3SiO1.5)形成，如由NMR和FT-IR光谱学所确认。
[0567] 表6
[0568]
[0569] 实施例6
[0570] 杂化颗粒的次级杂化无机/有机材料周围化
[0571] 向得自实施例5的多孔杂化颗粒在无水甲苯(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ；10mL/g)中的悬浮液添加得自实施例1的POS la和水。用Dean-Stark分水器将该反应在80℃
下加热一小时并在110℃加热20小时，以去除残余的水。将反应冷却至室温，并使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)重复洗涤。然后将材料在含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和30％氢氧化铵
(20g；J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)的悬浮液中加热至50℃保持4小时。随后使反应冷却，对产物进行过滤并相继用水和甲醇(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)洗涤。然后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。用于制备这些产物的起始物的具体量列于表7。％C值、比表面积(SSA)、比孔体积(SPV)、平均孔径(APD)、以及SPV变化(ΔSPV)列于表7。
下加热一小时并在110℃加热20小时，以去除残余的水。将反应冷却至室温，并使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)重复洗涤。然后将材料在含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和30％氢氧化铵
(20g；J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)的悬浮液中加热至50℃保持4小时。随后使反应冷却，对产物进行过滤并相继用水和甲醇(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)洗涤。然后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。用于制备这些产物的起始物的具体量列于表7。％C值、比表面积(SSA)、比孔体积(SPV)、平均孔径(APD)、以及SPV变化(ΔSPV)列于表7。
[0572] 该组实验示出，重复的材料周围化可用于进一步改变这些材料的孔特性。用该材料周围化方法实现了碳含量的增大(0.7％C)和SPV的减小(0.13cm3/g)。将这些产物与实施
例3和实施例4所用的未改性BEH颗粒进行比较，我们观察到通过该迭代过程实现了碳含量
的大幅增加(1.00％-1.36％C)和SPV的减小(0.23cm3/g-0.24cm3/g)。SEM分析确认了前体材料的等同颗粒形态和表面特征。
例3和实施例4所用的未改性BEH颗粒进行比较，我们观察到通过该迭代过程实现了碳含量
的大幅增加(1.00％-1.36％C)和SPV的减小(0.23cm3/g-0.24cm3/g)。SEM分析确认了前体材料的等同颗粒形态和表面特征。
[0573] 表7
[0574]
[0575] 实施例7
[0576] 杂化无机/有机周围化杂化颗粒的水热处理
[0577] 将得自实施例6的杂化颗粒与0.3M三(羟甲基)氨基甲烷(TRIS,Aldrich Chemical,Milwaukee,WI)水性溶液以5mL/g的浆液浓度混合。用乙酸(J.T.Baker,
Phillipsburgh,NJ)将所得浆液的pH调节至9.8。然后，将浆液封闭于不锈钢高压釜中并加
热至155℃保持20小时。在高压釜冷却至室温之后，将产物在0.5μm滤纸上分离并用水和甲醇(Fisher Scientific,Suwanee,GA)洗涤。随后，将颗粒在真空下于80℃干燥16小时。这些材料的具体表征数据列于表8。相对于得自实施例6的前体材料，产物的变化％C(Δ％C)、
SSA(ΔSSA)和APD(ΔAPD)列于表8。
Phillipsburgh,NJ)将所得浆液的pH调节至9.8。然后，将浆液封闭于不锈钢高压釜中并加
热至155℃保持20小时。在高压釜冷却至室温之后，将产物在0.5μm滤纸上分离并用水和甲醇(Fisher Scientific,Suwanee,GA)洗涤。随后，将颗粒在真空下于80℃干燥16小时。这些材料的具体表征数据列于表8。相对于得自实施例6的前体材料，产物的变化％C(Δ％C)、
SSA(ΔSSA)和APD(ΔAPD)列于表8。
[0578] 该组实验示出在相比于前体材料时，对重复周围杂化颗粒水热处理可用于减小SSA，增大APD，并且SPV或颗粒形态无显著变化(如由SEM所测)。这些产物％C的减小部分地由于前体材料的表面醇化物去除且周围材料的甲基丙烯酰氧基丙基部分水解。该水解导致
羟丙基(例如HO(CH2)3SiO1.5)形成，如由NMR和FT-IR光谱学所确认。
羟丙基(例如HO(CH2)3SiO1.5)形成，如由NMR和FT-IR光谱学所确认。
[0579] 表8
[0580]
[0581] 实施例8
[0582] 杂化颗粒的杂化无机/有机材料周围化
[0583] 向式(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)(SiO2)4(根据美国专利6,686,035中所述的方法制备)的3.0μm-3.5μmBEH多孔杂化颗粒(20g，Waters Corporation,Milford,MA；6.5％C；SSA＝185-
191m2/g；SPV＝0.76-0.82cm3/g； )在甲苯(Fisher Scientific,
Fairlawn,NJ；10mL/g)中的悬浮液添加得自实施例1的POS(16.42g)和去离子水(0.8mL)。反应8u、8v和8ad使用4.8μmBEH多孔颗粒。反应8p和8q使用8.2mL去离子水。反应8s和8t以两倍增大比例，反应8w和8x以十倍增大比例，并且反应8y以25倍增大比例进行。将对苯二酚
(30ppm,Aldrich,Milwaukee,WI)添加至反应8n和8o，以防止甲基丙烯酰氧基丙基聚合。用
Dean-Stark分水器将反应在80℃下加热一小时并在110℃加热20小时，以去除残余的水。将反应冷却至室温，并使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用乙醇(无水，J.T.Baker,
Phillipsburgh,NJ)重复洗涤。然后，将材料在50℃下于含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和30％氢氧化铵(20g；J.T.Baker,Phillipsburgh,
NJ)的悬浮液中加热4小时。随后使反应冷却，对产物进行过滤并相继用水和甲醇(Fisher
Scientific,Fairlawn,NJ)洗涤。然后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。这些材料的％C值、比表面积(SSA)、比孔体积(SPV)和平均孔径(APD)列于表9。产物的变化％C(Δ％C)和
SPV(ΔSPV)列于表9。
191m2/g；SPV＝0.76-0.82cm3/g； )在甲苯(Fisher Scientific,
Fairlawn,NJ；10mL/g)中的悬浮液添加得自实施例1的POS(16.42g)和去离子水(0.8mL)。反应8u、8v和8ad使用4.8μmBEH多孔颗粒。反应8p和8q使用8.2mL去离子水。反应8s和8t以两倍增大比例，反应8w和8x以十倍增大比例，并且反应8y以25倍增大比例进行。将对苯二酚
(30ppm,Aldrich,Milwaukee,WI)添加至反应8n和8o，以防止甲基丙烯酰氧基丙基聚合。用
Dean-Stark分水器将反应在80℃下加热一小时并在110℃加热20小时，以去除残余的水。将反应冷却至室温，并使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用乙醇(无水，J.T.Baker,
Phillipsburgh,NJ)重复洗涤。然后，将材料在50℃下于含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和30％氢氧化铵(20g；J.T.Baker,Phillipsburgh,
NJ)的悬浮液中加热4小时。随后使反应冷却，对产物进行过滤并相继用水和甲醇(Fisher
Scientific,Fairlawn,NJ)洗涤。然后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。这些材料的％C值、比表面积(SSA)、比孔体积(SPV)和平均孔径(APD)列于表9。产物的变化％C(Δ％C)和
SPV(ΔSPV)列于表9。
[0584] 该组实验示出多种不同的POS可用于形成杂化周围材料。该系列周围材料的区别在于疏水性和表面活性。例如，周围产物8d的十八烷基和周围产物8i的部分氟化基团可导
致疏水性相对于未改性BEH颗粒有所增大。含锆产物8m可显示出增大的表面活性，这可能对某些色谱分离有利。包含全氟苯基的周围产物8t的疏水和强吸电子性质可显示出增大的疏
水性和改变的表面硅醇活性。如产物8b所示，使用具有式(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)(SiO2)4的POS导致杂化周围颗粒具有如未改性颗粒的样品化学组成，从而仅允许颗粒孔特性变化。
致疏水性相对于未改性BEH颗粒有所增大。含锆产物8m可显示出增大的表面活性，这可能对某些色谱分离有利。包含全氟苯基的周围产物8t的疏水和强吸电子性质可显示出增大的疏
水性和改变的表面硅醇活性。如产物8b所示，使用具有式(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)(SiO2)4的POS导致杂化周围颗粒具有如未改性颗粒的样品化学组成，从而仅允许颗粒孔特性变化。
[0585] 碳含量因周围材料的组成而变化。例如，产物8b未示出碳含量变化。这是预期的，因为周围材料和基础颗粒具有相同的化学组成。相比于BEH材料，碳含量较低的产物8t的周围材料导致周围产物的碳含量下降。产物8u-8y为重复实验，旨在测定该过程在增大反应规模下的可重复性。这些产物具有良好的可重复性，对％C、SSA、SPV和APD数据而言具有小于4.5％的相对标准偏差。
[0586] SPV的减小(-0.04cm3/g至-0.25cm3/g)也通过该材料周围化方法实现。SEM分析确认了起始颗粒的等同颗粒形态和表面特征。颗粒尺寸分析(通过Coulter Counter)指示了
相对于起始颗粒的当量颗粒尺寸和分布。
相对于起始颗粒的当量颗粒尺寸和分布。
[0587] 表9
[0588]
[0589]
[0590] 实施例9
[0591] 杂化物涂布的杂化颗粒的水热处理
[0592] 将得自实施例8的杂化颗粒与0.3M三(羟甲基)氨基甲烷(TRIS,Aldrich Chemical,Milwaukee,WI)水性溶液以5mL/g的浆液浓度混合。用乙酸(J.T.Baker,
Phillipsburgh,NJ)将所得浆液的pH调节至9.8。然后，将浆液封闭于不锈钢高压釜中并加
热至155℃保持20小时。在高压釜冷却至室温之后，将产物在0.5μm滤纸上分离并用水和甲醇(Fisher Scientific,Suwanee,GA)洗涤。随后，将颗粒在真空下于80℃干燥16小时。这些材料的具体表征数据列于表10。
Phillipsburgh,NJ)将所得浆液的pH调节至9.8。然后，将浆液封闭于不锈钢高压釜中并加
热至155℃保持20小时。在高压釜冷却至室温之后，将产物在0.5μm滤纸上分离并用水和甲醇(Fisher Scientific,Suwanee,GA)洗涤。随后，将颗粒在真空下于80℃干燥16小时。这些材料的具体表征数据列于表10。
[0593] 该组实验示出在相比于前体材料时，对周围杂化颗粒水热处理可用于减小SSA，增大APD，并且SPV或颗粒形态无显著变化(如由SEM所测)。当％C的大多数变化较小(<0.35％
C)时，这些产物中一些的％C的大幅下降部分地由于前体材料的表面醇化物去除且周围材
料的某些特定有机官能团被化学改性。例如，产物9j、9n、9o、9r和9s的部分酯水解导致羟丙基(例如HO(CH2)3SiO1.5)形成。使产物9k、9p和9q的叔丁氧羰基去保护导致了氨基丙基例如NH2(CH2)3SiO1.5)形成，如由NMR光谱学所证实。
C)时，这些产物中一些的％C的大幅下降部分地由于前体材料的表面醇化物去除且周围材
料的某些特定有机官能团被化学改性。例如，产物9j、9n、9o、9r和9s的部分酯水解导致羟丙基(例如HO(CH2)3SiO1.5)形成。使产物9k、9p和9q的叔丁氧羰基去保护导致了氨基丙基例如NH2(CH2)3SiO1.5)形成，如由NMR光谱学所证实。
[0594] 可在氮气解吸数据(BJHdV/dlog(D)孔体积数据)中观察到水热处理周围杂化颗粒所获得的孔结构的改变。如图1分别对材料周围化和水热处理产物8b和9b所示，通过该方法获得了平均孔径的显著变化。作为该方法的结果，孔径分布的宽度相对于未改性BEH杂化颗粒有所下降。重复实验产物9u-9y示出良好的可重复性，并且％C、SSA、SPY和APD的相对标准偏差小于4.5％。
[0595] 表10
[0596]
[0597]
[0598] 实施例10
[0599] 杂化颗粒的基于二氧化硅的材料周围化
[0600] 向式(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)(SiO2)4(根据美国专利6,686,35中所述的方法制备)的2
3.5μmBEH多孔杂化颗粒(Waters Corporation,Milford,MA；6.5％C；SSA＝185m /g；SPV＝
0.76cm3/g； )在无水甲苯(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ；10mL/g)中的悬
浮液添加得自实施例1的POS 1y和去离子水。用Dean-Stark分水器将该反应在80℃下加热
一小时并在110℃加热20小时，以去除残余的水。将反应冷却至室温，并使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)重复洗涤。然后，将材料在50℃下于含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和30％氢氧化铵(20g；J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)的悬浮液中加热4小时。随后使反应冷却，对产物进行过滤并相继用水和甲醇(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)洗涤。然后，使产物在减压下于
80℃干燥16小时。用于制备这些产物的起始物的具体量列于表11。这些材料的％C值、比表面积(SSA)、比孔体积(SPV)和平均孔径(APD)列于表11。产物的变化％C(Δ％C)和SPV(Δ
SPV)列于表11。
3.5μmBEH多孔杂化颗粒(Waters Corporation,Milford,MA；6.5％C；SSA＝185m /g；SPV＝
0.76cm3/g； )在无水甲苯(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ；10mL/g)中的悬
浮液添加得自实施例1的POS 1y和去离子水。用Dean-Stark分水器将该反应在80℃下加热
一小时并在110℃加热20小时，以去除残余的水。将反应冷却至室温，并使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)重复洗涤。然后，将材料在50℃下于含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和30％氢氧化铵(20g；J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)的悬浮液中加热4小时。随后使反应冷却，对产物进行过滤并相继用水和甲醇(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)洗涤。然后，使产物在减压下于
80℃干燥16小时。用于制备这些产物的起始物的具体量列于表11。这些材料的％C值、比表面积(SSA)、比孔体积(SPV)和平均孔径(APD)列于表11。产物的变化％C(Δ％C)和SPV(Δ
SPV)列于表11。
[0601] 该组实验示出四烷氧基硅烷基POS可用于形成二氧化硅周围杂化材料。这可允许颗粒表面特性(例如硅醇活性和亲水性)改变。作为这些杂化材料的二氧化硅材料周围化结
果，碳含量、SSA、SPV和APD下降，这是由于周围材料(例如SiO2)中不含碳。SEM分析确认了起始颗粒的等同颗粒形态和表面特征。颗粒尺寸分析(通过Coulter Counter)指示了起始颗
粒的当量颗粒尺寸和分布。
果，碳含量、SSA、SPV和APD下降，这是由于周围材料(例如SiO2)中不含碳。SEM分析确认了起始颗粒的等同颗粒形态和表面特征。颗粒尺寸分析(通过Coulter Counter)指示了起始颗
粒的当量颗粒尺寸和分布。
[0602] 表11
[0603]
[0604] 实施例11
[0605] 二氧化硅涂布的杂化颗粒的水热处理
[0606] 将得自实施例10的杂化颗粒与0.3M三(羟甲基)氨基甲烷(TRIS,Aldrich Chemical,Milwaukee,WI)水性溶液以5mL/g的浆液浓度混合。用乙酸(J.T.Baker,
Phillipsburgh,NJ)将所得浆液的pH调节至9.8。然后，将浆液封闭于不锈钢高压釜中并加
热至155℃保持20小时。在高压釜冷却至室温之后，将产物在0.5μm滤纸上分离并用水和甲醇(Fisher Scientific,Suwanee,GA)洗涤。随后，将颗粒在真空下于80℃干燥16小时。这些材料的具体表征数据列于表12。
Phillipsburgh,NJ)将所得浆液的pH调节至9.8。然后，将浆液封闭于不锈钢高压釜中并加
热至155℃保持20小时。在高压釜冷却至室温之后，将产物在0.5μm滤纸上分离并用水和甲醇(Fisher Scientific,Suwanee,GA)洗涤。随后，将颗粒在真空下于80℃干燥16小时。这些材料的具体表征数据列于表12。
[0607] 该组实验示出在相比于前体材料时，对二氧化硅周围杂化颗粒水热处理可用于减小SSA，增大APD，并且％C、SPV或颗粒形态无显著变化(如由SEM所测)。
[0608] 表12
[0609]
[0610] 实施例12
[0611] 向聚有机硅氧烷添加纳米粒子
[0612] 将金刚石纳米粒子(Nanostructured&Amorphous Materials,Inc,Houston,TX,4nm-25nm)或碳化硅纳米粒子(Sigma-Aldrich,Saint Louis,MO,<100nm)添加到实施例1的
POS Ic中，得到0.1重量％-0.2重量％分散体。使用转子/定子混合器(Mega Sheer,Charles Ross&Son Co.,Hauppauge,NY)实现分散。然后，对产物进行离心(Thermo EXD，4×1L试管离心机，Milford,MA)以减少附聚物。用于制备这些产物的起始物的具体量列于表13。
POS Ic中，得到0.1重量％-0.2重量％分散体。使用转子/定子混合器(Mega Sheer,Charles Ross&Son Co.,Hauppauge,NY)实现分散。然后，对产物进行离心(Thermo EXD，4×1L试管离心机，Milford,MA)以减少附聚物。用于制备这些产物的起始物的具体量列于表13。
[0613] 表13
[0614]产物 POS 1c(Kg) 纳米粒子类型 纳米粒子质量(g)
12a 9.08 金刚石 18.60
12b 9.08 碳化硅 7.57
12a 9.08 金刚石 18.60
12b 9.08 碳化硅 7.57
[0615] 实施例13
[0616] 杂化颗粒的纳米粒子杂化复合材料周围化
[0617] 向式(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)(SiO2)4(根据美国专利6,686,035中所述的方法制备)的3.5μmBEH多孔杂化颗粒(20g，Waters Corporation,Milford,MA；6.5％C；SSA＝185m2/g；
SPV＝0.76cm3/g； )在甲苯(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ；10mL/g)中的
悬浮液添加得自实施例12的POS(16.42g)和去离子水(0.8g)。用Dean-Stark分水器将该反
应在80℃下加热一小时并在100℃加热20小时，以去除残余的水。将反应冷却至室温，并使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)重复洗涤。然后将材料在含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和30％氢氧化铵(20g；J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)的悬浮液中加热至50℃保持4小时。随后使反
应冷却，对产物进行过滤并相继用水和甲醇(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)洗涤。然
后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。这些材料的％C值、比表面积(SSA)、比孔体积
(SPV)、平均孔径(APD)、以及SPV变化(ΔSPV)列于表14。
SPV＝0.76cm3/g； )在甲苯(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ；10mL/g)中的
悬浮液添加得自实施例12的POS(16.42g)和去离子水(0.8g)。用Dean-Stark分水器将该反
应在80℃下加热一小时并在100℃加热20小时，以去除残余的水。将反应冷却至室温，并使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)重复洗涤。然后将材料在含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和30％氢氧化铵(20g；J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)的悬浮液中加热至50℃保持4小时。随后使反
应冷却，对产物进行过滤并相继用水和甲醇(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)洗涤。然
后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。这些材料的％C值、比表面积(SSA)、比孔体积
(SPV)、平均孔径(APD)、以及SPV变化(ΔSPV)列于表14。
[0618] 该组实验示出包含POS的纳米粒子可用于形成复合周围材料。这可允许颗粒特性(例如表面酸性、热和机械性能)改变。通过该复合材料周围化方法实现SPV的减小
(0.11cm3/g)。SEM分析证实相对于起始颗粒的当量颗粒形态和表面特征。颗粒尺寸分析(通过Coulter Counter)指示了起始颗粒的当量颗粒尺寸和分布。这表明该材料周围化过程中
孔隙度减小是由于多孔颗粒骨架的填充，而并非由于引入表面碎片或次级无孔颗粒。
(0.11cm3/g)。SEM分析证实相对于起始颗粒的当量颗粒形态和表面特征。颗粒尺寸分析(通过Coulter Counter)指示了起始颗粒的当量颗粒尺寸和分布。这表明该材料周围化过程中
孔隙度减小是由于多孔颗粒骨架的填充，而并非由于引入表面碎片或次级无孔颗粒。
[0619] 表14
[0620]
[0621] 实施例14
[0622] 纳米粒子杂化复合周围杂化物的水热处理颗粒
[0623] 将得自实施例13b的杂化颗粒与0.3M三(羟甲基)氨基甲烷(TRIS,Aldrich Chemical,Milwaukee,WI)水性溶液以5mL/g的浆液浓度混合。用乙酸(J.T.Baker,
Phillipsburgh,NJ)将所得浆液的pH调节至9.8。然后，将浆液封闭于不锈钢高压釜中并加
热至155℃保持20小时。在高压釜冷却至室温之后，将产物在0.5μm滤纸上分离并用水和甲醇(Fisher Scientific,Suwanee,GA)洗涤。随后，将颗粒在真空下于80℃干燥16小时。所得的产物14a具有6.49％C、132m2/g的比表面积(SSA)、0.64cm3/g的比孔体积、以及 的平
均孔径(APD)。当相比于前体材料时，对复合周围杂化材料的水热处理减小了SSA并增大了
APD，且SPV或颗粒形态无显著变化(如由SEM所测)。
Phillipsburgh,NJ)将所得浆液的pH调节至9.8。然后，将浆液封闭于不锈钢高压釜中并加
热至155℃保持20小时。在高压釜冷却至室温之后，将产物在0.5μm滤纸上分离并用水和甲醇(Fisher Scientific,Suwanee,GA)洗涤。随后，将颗粒在真空下于80℃干燥16小时。所得的产物14a具有6.49％C、132m2/g的比表面积(SSA)、0.64cm3/g的比孔体积、以及 的平
均孔径(APD)。当相比于前体材料时，对复合周围杂化材料的水热处理减小了SSA并增大了
APD，且SPV或颗粒形态无显著变化(如由SEM所测)。
[0624] 实施例15
[0625] 较宽孔杂化颗粒的杂化无机/有机材料周围化
[0626] 向表示为A型(3.5pm；6.3％C；SSA＝38m2/g；SPV＝0.67cm3/g； MPV＝0.67cm3/g； )、B型(3.5pm；6.6％C；SSA＝83m2/g；SPV＝0.65cm3/g；
MPV＝0.61cm3/g； )、或C型(5μm；6.44％C；SSA＝95m2/g-
2 2 3 3 3
100m /g；SPV＝0.81m /g-0.83cm /g；APD＝ MPV＝0.77cm /g-0.83cm /g；
)的式(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)(SiO2)4的较宽孔BEH多孔杂化颗粒(根
据美国专利6,686,035中所述的方法制备)在甲苯(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ；
10mL/g)中的悬浮液添加得自实施例1的POS和去离子水。使反应于80℃加热一小时并于110
℃加热20小时。对于反应15a和15b，用Dean-Stark分水器去除残余的水。将反应冷却至室
温，并使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)重复洗
涤。然后，将材料在50℃下于含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和30％氢氧化铵(20g；J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)的悬浮液中加热4小时。
随后使反应冷却，对产物进行过滤并相继用水和甲醇(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)
洗涤。然后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。这些材料的％C值和比表面积(SSA)列于表
15。由压汞法测量的中值中孔直径(MPD)和中孔孔体积(MPV)列于表15中。相对于未改性杂
化颗粒的产物变化SPV(ΔSPV)和MPV(ΔMPV)列于表15。
MPV＝0.61cm3/g； )、或C型(5μm；6.44％C；SSA＝95m2/g-
2 2 3 3 3
100m /g；SPV＝0.81m /g-0.83cm /g；APD＝ MPV＝0.77cm /g-0.83cm /g；
)的式(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)(SiO2)4的较宽孔BEH多孔杂化颗粒(根
据美国专利6,686,035中所述的方法制备)在甲苯(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ；
10mL/g)中的悬浮液添加得自实施例1的POS和去离子水。使反应于80℃加热一小时并于110
℃加热20小时。对于反应15a和15b，用Dean-Stark分水器去除残余的水。将反应冷却至室
温，并使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)重复洗
涤。然后，将材料在50℃下于含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和30％氢氧化铵(20g；J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)的悬浮液中加热4小时。
随后使反应冷却，对产物进行过滤并相继用水和甲醇(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)
洗涤。然后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。这些材料的％C值和比表面积(SSA)列于表
15。由压汞法测量的中值中孔直径(MPD)和中孔孔体积(MPV)列于表15中。相对于未改性杂
化颗粒的产物变化SPV(ΔSPV)和MPV(ΔMPV)列于表15。
[0627] 该组实验示出杂化POS可用于形成周围化较宽孔直径杂化材料。这可允许颗粒表面特性和机械性能改变。孔体积减小可允许多孔网络的机械强度改善。通过该复合材料周
围化方法实现MPV的减小(0.06cm3/g-0.16cm3/g)。SEM分析确认了起始颗粒的等同颗粒形态和表面特征。颗粒尺寸分析(通过Coulter Counter)指示了相对于起始颗粒的当量颗粒尺
寸和分布。
围化方法实现MPV的减小(0.06cm3/g-0.16cm3/g)。SEM分析确认了起始颗粒的等同颗粒形态和表面特征。颗粒尺寸分析(通过Coulter Counter)指示了相对于起始颗粒的当量颗粒尺
寸和分布。
[0628]
[0629] 实施例16
[0630] 具有较宽孔颗粒的杂化周围材料的水热处理
[0631] 将得自实施例15的杂化颗粒与0.3M三(羟甲基)氨基甲烷(TRIS,Aldrich Chemical,Milwaukee,WI)水性溶液以5mL/g的浆液浓度混合。用乙酸(J.T.Baker,
Phillipsburgh,NJ)将所得浆液的pH调节至9.8。然后，将浆液封闭于不锈钢高压釜中并加
热至155℃保持20小时。在高压釜冷却至室温之后，将产物在0.5μm滤纸上分离并用水和甲醇(Fisher Scientific,Suwanee,GA)洗涤。随后，将颗粒在真空下于80℃干燥16小时。这些材料的具体表征数据列于表16。当相比于前体材料时，对具有较宽孔杂化材料的周围材料
水热处理减小了SSA并增大了MPD，且％C或颗粒形态无显著变化(如由SEM所测)。产物16a的高分辨率SEM指示，通过该方法维持了高度多孔孔隙网络。
Phillipsburgh,NJ)将所得浆液的pH调节至9.8。然后，将浆液封闭于不锈钢高压釜中并加
热至155℃保持20小时。在高压釜冷却至室温之后，将产物在0.5μm滤纸上分离并用水和甲醇(Fisher Scientific,Suwanee,GA)洗涤。随后，将颗粒在真空下于80℃干燥16小时。这些材料的具体表征数据列于表16。当相比于前体材料时，对具有较宽孔杂化材料的周围材料
水热处理减小了SSA并增大了MPD，且％C或颗粒形态无显著变化(如由SEM所测)。产物16a的高分辨率SEM指示，通过该方法维持了高度多孔孔隙网络。
[0632] 表16
[0633]
[0634] 实施例17
[0635] 具有周围材料的杂化颗粒的酸处理
[0636] 将根据实施例5、实施例9和实施例11制备的多孔颗粒在98℃下分散于1摩尔盐酸溶液(Aldrich,Milwaukee,WI)中20h。使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用水洗涤至中性pH，随后用丙酮(HPLC级，Fisher Scientific,Fairlawn,N.J.)洗涤。将颗粒在80℃下真空干燥
16h。这些材料的具体表征数据列于表17。
16h。这些材料的具体表征数据列于表17。
[0637] 虽然就前体材料而言SSA、SPV或APD并未发生显著变化，但对未改性BEH杂化颗粒而言存在SSA(降低13m2/g-63m2/g)和SPV(降低0.05cm3/g-0.23cm3/g)显著下降。
[0638] 除了产物17k和171之外，就前体材料而言％C并未发生显著变化。这两种产物的％C损失(降低0.41％-0.75％C)可导致其余的叔丁氧羰基基团去保护，从而导致氨基丙基基
团(例如NH2(CH2)3SiO1.5)形成。就未改性BEH杂化物而言，％C的变化由于周围材料的化学式而增大或减小。这些材料的微孔表面积(MSA)都在色谱上增强的孔几何特征的色谱材料的
需求之内。重复实验产物17t-17x示出良好的可重复性，并且％C、SSA、SPV和APD的相对标准偏差小于5％。
团(例如NH2(CH2)3SiO1.5)形成。就未改性BEH杂化物而言，％C的变化由于周围材料的化学式而增大或减小。这些材料的微孔表面积(MSA)都在色谱上增强的孔几何特征的色谱材料的
需求之内。重复实验产物17t-17x示出良好的可重复性，并且％C、SSA、SPV和APD的相对标准偏差小于5％。
[0639] 表17
[0640]
[0641] 实施例18
[0642] 具有周围材料的杂化颗粒与异氰酸酯的反应
[0643] 在氩气覆盖下，将得自实施例17的具有周围材料的包含羟丙基的杂化颗粒用溶于无水甲苯(5mL/g，J.T.Baker)的异氰酸十八烷酯(ODIC，Aldrich Chemical)、异氰酸十二烷酯(DIC，Aldrich Chemical)、五氟苯基异氰酸酯(PFPIC，Aldrich Chemical)、异氰酸1-金刚烷酯(AIC，Aldrich Chemical)、异氰酸4-氰基苯酯(4CPIC，AldrichChemical)、异氰酸3-氰基苯酯(3CPIC，Aldrich Chemical)、异氰酸4-联苯酯(BPIC，Aldrich Chemical)、异氰酸
2,2-二苯基乙酯(DPEIC，Aldrich Chemical)、异氰酸3,5-二甲氧基苯酯(DMPIC，Aldrich Chemical)、异氰酸4-碘代苯酯(IPIC，Aldrich Chemical)、异氰酸4-(氯甲基)苯酯(CMPIC，Aldrich Chemical)、(S)-(-)-2-异氰酸根合-3-苯丙酸甲酯(MIP，Aldrich,Milwaukee,
WI)、异氰酸苯酯(PIC，Aldrich Chemical)、异氰酸苄酯(BIC，AldrichChemical)、或异氰酸苯乙酯(PEIC，Aldrich Chemical)进行改性。将悬浮液回流加热(110℃)16小时，然后冷却至<30℃。在回流二甲苯(30mL/g,J.T.Baker)中制备产物18g。将颗粒转移至过滤器设备，并用甲苯和丙酮彻底洗涤。然后，将材料于50℃在丙酮与1％三氟乙酸(Aldrich,Milwaukee,
WI)溶液的1:1v/v混合物(10mL/g颗粒，水解类型A)中加热一小时，或者在丙酮与100mM碳酸氢铵(pH8，Aldrich,Milwaukee,WI)的60:40v/v混合物中加热20小时(水解类型B)，或者在
丙酮与100mM碳酸氢铵(pH 10，Aldrich,Milwaukee,WI)的60:40v/v混合物中加热20小时
(水解类型C)。将产物18r加热1小时。然后使反应冷却，并将产物过滤并相继用丙酮和甲苯洗涤(70℃下加热)。随后，使产物在减压下于70℃干燥16小时。反应数据列于表18。氨基甲酸酯基团的表面覆盖率通过表面改性之前和之后颗粒％C的差异来测定，如由元素分析所
测量。
2,2-二苯基乙酯(DPEIC，Aldrich Chemical)、异氰酸3,5-二甲氧基苯酯(DMPIC，Aldrich Chemical)、异氰酸4-碘代苯酯(IPIC，Aldrich Chemical)、异氰酸4-(氯甲基)苯酯(CMPIC，Aldrich Chemical)、(S)-(-)-2-异氰酸根合-3-苯丙酸甲酯(MIP，Aldrich,Milwaukee,
WI)、异氰酸苯酯(PIC，Aldrich Chemical)、异氰酸苄酯(BIC，AldrichChemical)、或异氰酸苯乙酯(PEIC，Aldrich Chemical)进行改性。将悬浮液回流加热(110℃)16小时，然后冷却至<30℃。在回流二甲苯(30mL/g,J.T.Baker)中制备产物18g。将颗粒转移至过滤器设备，并用甲苯和丙酮彻底洗涤。然后，将材料于50℃在丙酮与1％三氟乙酸(Aldrich,Milwaukee,
WI)溶液的1:1v/v混合物(10mL/g颗粒，水解类型A)中加热一小时，或者在丙酮与100mM碳酸氢铵(pH8，Aldrich,Milwaukee,WI)的60:40v/v混合物中加热20小时(水解类型B)，或者在
丙酮与100mM碳酸氢铵(pH 10，Aldrich,Milwaukee,WI)的60:40v/v混合物中加热20小时
(水解类型C)。将产物18r加热1小时。然后使反应冷却，并将产物过滤并相继用丙酮和甲苯洗涤(70℃下加热)。随后，使产物在减压下于70℃干燥16小时。反应数据列于表18。氨基甲酸酯基团的表面覆盖率通过表面改性之前和之后颗粒％C的差异来测定，如由元素分析所
测量。
[0644] 表18
[0645]
[0646]
[0647] 实施例19
[0648] 用异氰酸酯对具有周围材料的杂化颗粒进行二次表面改性
[0649] 在类似于实施例18的反应条件下，用异氰酸十八烷酯(ODIC，Aldrich Chemical)、异氰酸叔丁酯(TBIC，AldrichChemical)、或异氰酸正丁酯(NBIC，Aldrich Chemical)在无水甲苯(5mL/g，J.T.Baker)中对实施例18的材料进一步改性。反应数据列于表19。氨基甲酸酯基团的附加表面覆盖率通过表面改性之前和之后颗粒％C的差异来测定，如由元素分析所测量。
[0650] 表19
[0651]
[0652] 实施例20
[0653] 用氯硅烷对具有周围材料的杂化颗粒改性
[0654] 将实施例18和实施例19的材料用三甲基氯硅烷(TMCS，Gelest Inc.,Morrisville,PA)、三乙基氯硅烷(TECS，Gelest Inc.,Morrisville,PA)、三异丙基氯硅烷(TIPCS，Gelest Inc.,Morrisville,PA)、二甲基叔己基氯化硅(TDMCS，GelestInc.,
Morrisville,PA)、叔-丁基二甲基氯硅烷(TBDMCS，Gelest Inc.,Morrisville,PA)、1-(叔-丁基二甲基甲硅烷基)咪唑(TBDMSI，TCIAmerica)、或叔丁基二苯基氯硅烷(TBDPCS，
GelestInc.,Morrisville,PA)进一步改性，其使用咪唑(Aldrich,Milwaukee,WI)在回流甲
苯(5mL/g)中保持4小时。随后使反应冷却，并将产物过滤并相继用水、甲苯、1:1v/v丙酮/水以及丙酮(所有溶剂得自J.T.Baker)洗涤，然后在减压下于80℃干燥16小时。产物20f进行
20小时。在类似的反应条件下，产物20f、20i、20j、20k和201利用TMCS经历后续反应。反应数据列于表20。
Morrisville,PA)、叔-丁基二甲基氯硅烷(TBDMCS，Gelest Inc.,Morrisville,PA)、1-(叔-丁基二甲基甲硅烷基)咪唑(TBDMSI，TCIAmerica)、或叔丁基二苯基氯硅烷(TBDPCS，
GelestInc.,Morrisville,PA)进一步改性，其使用咪唑(Aldrich,Milwaukee,WI)在回流甲
苯(5mL/g)中保持4小时。随后使反应冷却，并将产物过滤并相继用水、甲苯、1:1v/v丙酮/水以及丙酮(所有溶剂得自J.T.Baker)洗涤，然后在减压下于80℃干燥16小时。产物20f进行
20小时。在类似的反应条件下，产物20f、20i、20j、20k和201利用TMCS经历后续反应。反应数据列于表20。
[0655] 表20
[0656]
[0657]
[0658] 实施例21
[0659] 用氯硅烷对具有周围材料的杂化颗粒进行初始表面改性
[0660] 将得自实施例17的样品用十八烷基三氯硅烷(OTCS，Aldrich,Milwaukee,WI)或十八烷基二甲基氯硅烷(ODMCS，Gelest Inc.,Morrisville,PA)改性，其使用咪唑(Aldrich,
Milwaukee,WI)在回流甲苯(HPLC级，Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)中保持4小时。然后使反应冷却，并将产物过滤并相继用甲苯、1:1v/v丙酮/水以及丙酮(所有溶剂得自
J.T.Baker)洗涤。对于产物21a，将材料随后在丙酮/0.12M醋酸铵水溶液(Sigma Chemical Co.,St.Louis,MO)中回流2小时。然后使反应冷却，并将产物过滤并相继用甲苯、1:1v/v丙酮/水以及丙酮(所有溶剂得自J.T.Baker)洗涤。随后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。
反应数据列于表21。C18-基团的表面覆盖率通过表面改性之前和之后的颗粒％C差异进行测定，如由元素分析所测量。
Milwaukee,WI)在回流甲苯(HPLC级，Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)中保持4小时。然后使反应冷却，并将产物过滤并相继用甲苯、1:1v/v丙酮/水以及丙酮(所有溶剂得自
J.T.Baker)洗涤。对于产物21a，将材料随后在丙酮/0.12M醋酸铵水溶液(Sigma Chemical Co.,St.Louis,MO)中回流2小时。然后使反应冷却，并将产物过滤并相继用甲苯、1:1v/v丙酮/水以及丙酮(所有溶剂得自J.T.Baker)洗涤。随后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。
反应数据列于表21。C18-基团的表面覆盖率通过表面改性之前和之后的颗粒％C差异进行测定，如由元素分析所测量。
[0661] 表21
[0662]
[0663] 实施例22
[0664] 用氯硅烷对具有周围材料的杂化颗粒进行二次表面改性
[0665] 用三乙基氯硅烷(2.76g，TECS，Gelest Inc.,Morrisville,PA)对实施例21a的C18-结合的杂化材料(14g)的表面进一步改性，其使用咪唑(1.50g，Aldrich,Milwaukee,WI)在回流甲苯(75mL)中保持4小时。随后使反应冷却，并将产物过滤并相继用水、甲苯、1:1v/v丙酮/水以及丙酮(所有溶剂得自J.T.Baker)洗涤，然后在减压下于80℃干燥16小时。然后，将材料与六甲基二硅氮烷(HMDS，GelestInc.,Morrisville,PA)混合，得到浆液(浓度1.1g
HMDS/1.0g颗粒)。然后，将所得的浆液封闭于不锈钢高压釜中并于200℃加热18小时。在高压釜冷却至室温之后，使产物在滤纸上分离并相继用水、甲苯、1:1v/v丙酮/水以及丙酮(所有溶剂得自J.T.Baker)洗涤，然后在减压下于80℃干燥16小时。产物(22a)具有14.04％C。
HMDS/1.0g颗粒)。然后，将所得的浆液封闭于不锈钢高压釜中并于200℃加热18小时。在高压釜冷却至室温之后，使产物在滤纸上分离并相继用水、甲苯、1:1v/v丙酮/水以及丙酮(所有溶剂得自J.T.Baker)洗涤，然后在减压下于80℃干燥16小时。产物(22a)具有14.04％C。
[0666] 实施例23
[0667] 用氯硅烷对具有周围材料的杂化颗粒进行二次表面改性
[0668] 采用三甲基氯硅烷(TMCS，Gelest Inc.,Morrisville,PA)对得自实施例17和实施例21的具有周围材料的杂化颗粒的表面改性，其使用咪唑(Aldrich,Milwaukee,WI)在回流
甲苯中保持4小时。随后使反应冷却，并将产物过滤并相继用水、甲苯、1:1v/v丙酮/水以及丙酮(所有溶剂得自J.T.Baker)洗涤，然后在减压下于80℃干燥16小时。反应数据列于表
22。
甲苯中保持4小时。随后使反应冷却，并将产物过滤并相继用水、甲苯、1:1v/v丙酮/水以及丙酮(所有溶剂得自J.T.Baker)洗涤，然后在减压下于80℃干燥16小时。反应数据列于表
22。
[0669] 表22
[0670]
[0671] 实施例24
[0672] 杂化颗粒中的包含亚-1μm颗粒的杂化无机/有机材料周围化
[0673] 向式(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)(SiO2)4(根据美国专利6,686,035中所述的方法制备)的3.5μmBEH多孔杂化颗粒(20g，Waters Corporation,Milford,MA；6.5％C；SSA＝188m2/g；
SPV＝0.78cm3/g； )在甲苯(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ；10mL/g)中的
悬浮液添加<0.5μm BEH多孔杂化颗粒在得自实施例1的POS 1c和水(0.82mL)之内的分散
体。对于实施例24a和实施例24b，通过搅拌过夜实现<0.5μm BEH多孔杂化颗粒(颗粒尺寸由SEM测定)在POS 1c之内的分散体。实施例24c的分散体需要用乙醇初始稀释，然后真空蒸馏乙醇。使该材料周围化反应于80℃加热一小时并于110℃加热20小时。将反应冷却至室温，并使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)重复洗涤。然后将材料在含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和
30％氢氧化铵(20g；J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)的悬浮液中加热至50℃保持4小时。随
后使反应冷却，对产物进行过滤并相继用水和甲醇(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)洗
涤。随后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。用于制备这些产物的起始物的具体量列于表
23。这些材料的％C值、比表面积(SSA)、比孔体积(SPV)、平均孔径(APD)、以及SPV变化(ΔSPV)列于表23。SEM分析表明在3.5μm颗粒上存在表面<0.5μm的颗粒物。
SPV＝0.78cm3/g； )在甲苯(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ；10mL/g)中的
悬浮液添加<0.5μm BEH多孔杂化颗粒在得自实施例1的POS 1c和水(0.82mL)之内的分散
体。对于实施例24a和实施例24b，通过搅拌过夜实现<0.5μm BEH多孔杂化颗粒(颗粒尺寸由SEM测定)在POS 1c之内的分散体。实施例24c的分散体需要用乙醇初始稀释，然后真空蒸馏乙醇。使该材料周围化反应于80℃加热一小时并于110℃加热20小时。将反应冷却至室温，并使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)重复洗涤。然后将材料在含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和
30％氢氧化铵(20g；J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)的悬浮液中加热至50℃保持4小时。随
后使反应冷却，对产物进行过滤并相继用水和甲醇(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)洗
涤。随后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。用于制备这些产物的起始物的具体量列于表
23。这些材料的％C值、比表面积(SSA)、比孔体积(SPV)、平均孔径(APD)、以及SPV变化(ΔSPV)列于表23。SEM分析表明在3.5μm颗粒上存在表面<0.5μm的颗粒物。
[0674] 表23
[0675]
[0676] 实施例25
[0677] 杂化颗粒上的乙酰氧基丙基的键合
[0678] 将式(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)(SiO2)4(根据美国专利6,686,035中所述的方法制备)的BEH多孔杂化颗粒(A型，Waters Corporation,Milford,MA；6.5％C；SSA＝190m2/g；SPV＝0.80cm3/g； )或3μm较宽孔BEH多孔颗粒(B型，Waters Corporation,
Milford,MA；6.5％C；SSA＝88m2/g；SPV＝0.68cm3/g； )在甲苯(HPLC级，
Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)中的悬浮液用3-乙酰氧基丙基三氯硅烷(ATPTCS，Silar Laboratories,Scotia,NY)和咪唑(Aldrich,Milwaukee,WI)以及去离子水在回流甲苯
(HPLC级，Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)中改性20小时。反应25a使用5μm颗粒，反应25g和25h使用3.5μm颗粒。然后使反应冷却，并将材料过滤并相继用甲苯、1:1v/v丙酮/水以及丙酮(所有溶剂得自Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)洗涤。将材料随后在丙酮/0.12M醋
酸铵水溶液(Sigma Chemical Co.,St.Louis,MO)中回流2小时。然后使反应冷却，并将产物过滤并相继用甲苯、1:1v/v丙酮/水以及丙酮(所有溶剂得自J.T.Baker)洗涤。随后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。将材料然后在98℃-100℃下分散于1摩尔盐酸溶液(Aldrich,
Milwaukee,WI)中20h，得到羟丙基基团(例如HO(CH2)3SiO1.5)，如由NMR光谱学所证实。使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用水洗涤至中性pH，随后用丙酮(HPLC级，Fisher Scientific,
Fairlawn,NJ)洗涤。将颗粒在80℃下真空干燥16h。反应数据列于表24。另外根据实验9的过程对产物25h进行水热处理，并根据实验17的过程进行酸处理。羟丙基基团的表面覆盖率通过表面改性之前和之后颗粒％C的差异来测定，如由元素分析所测量。
Milford,MA；6.5％C；SSA＝88m2/g；SPV＝0.68cm3/g； )在甲苯(HPLC级，
Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)中的悬浮液用3-乙酰氧基丙基三氯硅烷(ATPTCS，Silar Laboratories,Scotia,NY)和咪唑(Aldrich,Milwaukee,WI)以及去离子水在回流甲苯
(HPLC级，Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)中改性20小时。反应25a使用5μm颗粒，反应25g和25h使用3.5μm颗粒。然后使反应冷却，并将材料过滤并相继用甲苯、1:1v/v丙酮/水以及丙酮(所有溶剂得自Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)洗涤。将材料随后在丙酮/0.12M醋
酸铵水溶液(Sigma Chemical Co.,St.Louis,MO)中回流2小时。然后使反应冷却，并将产物过滤并相继用甲苯、1:1v/v丙酮/水以及丙酮(所有溶剂得自J.T.Baker)洗涤。随后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。将材料然后在98℃-100℃下分散于1摩尔盐酸溶液(Aldrich,
Milwaukee,WI)中20h，得到羟丙基基团(例如HO(CH2)3SiO1.5)，如由NMR光谱学所证实。使颗粒在0.5μm滤纸上分离并用水洗涤至中性pH，随后用丙酮(HPLC级，Fisher Scientific,
Fairlawn,NJ)洗涤。将颗粒在80℃下真空干燥16h。反应数据列于表24。另外根据实验9的过程对产物25h进行水热处理，并根据实验17的过程进行酸处理。羟丙基基团的表面覆盖率通过表面改性之前和之后颗粒％C的差异来测定，如由元素分析所测量。
[0679] 表24
[0680]
[0681] 实施例26
[0682] 键合的杂化颗粒与异氰酸酯的反应
[0683] 在氩气覆盖下，将得自实施例25a的颗粒(20g)用溶于无水甲苯(100mL，Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)的异氰酸十八烷酯(9.99g,Aldrich Chemical)进行改性。将悬
浮液回流加热(110℃)16小时，然后冷却至<30℃。将颗粒转移至过滤器设备，并用甲苯和丙酮彻底洗涤。然后，将材料在丙酮和1％三氟乙酸(Aldrich,Milwaukee,WI)溶液的1:1v/v混合物(100mL)中于50℃加热一小时。然后使反应冷却，并将产物过滤并相继用丙酮和甲苯洗涤(70℃下加热)。随后，使材料在减压下于70℃干燥16小时。该材料的碳含量为13.32％C；
并且氨基甲酸酯基团的表面覆盖率为1.73μmol/m2，该表面覆盖率通过表面改性之前和之
后％C的差异来测定(如由元素分析所测量)。采用三甲基氯硅烷(TMCS，GelestInc.,
Morrisville,PA)对这些颗粒的表面进行改性，其使用的咪唑(Aldrich,Milwaukee,WI)在
回流甲苯中保持4小时。随后使反应冷却，并将产物过滤并相继用水、甲苯、1:1v/v丙酮/水以及丙酮(所有溶剂得自J.T.Baker)洗涤，然后在减压下于80℃干燥16小时。产物(26a)的
最终碳含量为14.24％C。
浮液回流加热(110℃)16小时，然后冷却至<30℃。将颗粒转移至过滤器设备，并用甲苯和丙酮彻底洗涤。然后，将材料在丙酮和1％三氟乙酸(Aldrich,Milwaukee,WI)溶液的1:1v/v混合物(100mL)中于50℃加热一小时。然后使反应冷却，并将产物过滤并相继用丙酮和甲苯洗涤(70℃下加热)。随后，使材料在减压下于70℃干燥16小时。该材料的碳含量为13.32％C；
并且氨基甲酸酯基团的表面覆盖率为1.73μmol/m2，该表面覆盖率通过表面改性之前和之
后％C的差异来测定(如由元素分析所测量)。采用三甲基氯硅烷(TMCS，GelestInc.,
Morrisville,PA)对这些颗粒的表面进行改性，其使用的咪唑(Aldrich,Milwaukee,WI)在
回流甲苯中保持4小时。随后使反应冷却，并将产物过滤并相继用水、甲苯、1:1v/v丙酮/水以及丙酮(所有溶剂得自J.T.Baker)洗涤，然后在减压下于80℃干燥16小时。产物(26a)的
最终碳含量为14.24％C。
[0684] 实施例27
[0685] 具有周围材料的多孔杂化颗粒的色谱评价
[0686] 得自实施例18、实施例20、实施例23和实施例26的多孔颗粒的样品用于分离表25所列的中性、极性和碱性化合物的混合物。使用匀浆填充技术，对2.1×100mm色谱柱进行填充。色谱系统由ACQUITY 系统和 可调UV检测器组成。Empower
2色谱数据软件(Build 2154)用于数据采集和分析。流动相条件为：20mM K2HPO4/KH2PO4，pH
7.00±0.02/甲醇(36/65v/v)；流速：0.25mL/min；温度：23.4℃；检测：254nm。
2色谱数据软件(Build 2154)用于数据采集和分析。流动相条件为：20mM K2HPO4/KH2PO4，pH
7.00±0.02/甲醇(36/65v/v)；流速：0.25mL/min；温度：23.4℃；检测：254nm。
[0687] 可以看出，这些具有周围材料的多孔杂化颗粒在中性、极性、和碱性化合物分离中提供足够的保留和分离度。相对保留是被分析物的保留时间除以苊的保留时间。因此，小于一的值指示相比于苊保留较小，而大于一的值指示相比于苊保留较大。(相对保留是HPLC领域公知的参数。)
[0688] 表25
[0689]
[0690] 实施例28
[0691] 具有周围材料的多孔杂化颗粒的峰形评价
[0692] 使用实施例25的流动相和测试条件，评价实施例18、实施例20、实施例23和实施例26的多孔颗粒样品的USP峰拖尾因子。结果示于表26中。峰拖尾因子是HPLC领域公知的参数(较低值对应于拖尾减少)。显而易见的是，这些具有周围材料的多孔杂化颗粒具有与市售
C18-柱的碱性化合物拖尾因子相当的峰拖尾因子。
C18-柱的碱性化合物拖尾因子相当的峰拖尾因子。
[0693] 表26
[0694]
[0695]
[0696] 实施例29
[0697] 具有周围材料的多孔杂化颗粒的色谱评价
[0698] 得自实施例9和实施例17的多孔颗粒的样品用于分离表27所列的中性、极性和碱性化合物的混合物。使用匀浆填充技术，对2.1×100mm色谱柱进行填充。色谱系统由
系统和 可调UV检测器组成。Empower 2色谱数据
软件(Build 2154)用于数据采集和分析。流动相条件为：100mM甲酸铵，pH.3.00±0.02/乙
腈(10/90v/v)；流速：0.5mL/min；温度：23.4℃；检测：254nm。
系统和 可调UV检测器组成。Empower 2色谱数据
软件(Build 2154)用于数据采集和分析。流动相条件为：100mM甲酸铵，pH.3.00±0.02/乙
腈(10/90v/v)；流速：0.5mL/min；温度：23.4℃；检测：254nm。
[0699] 可以看出在亲水作用色谱(HILIC)测试条件下，这些多孔杂化颗粒在极性化合物分离中提供足够的保留和分离度。相对保留是被分析物的保留时间除以胸腺嘧啶的保留时
间。因此，小于一的值指示相比于胸腺嘧啶保留较小，并且大于一的值指示相比于苊保留较大(相对保留是HPLC领域公知的参数)。在这些测试条件下，具有周围材料的t-Boc保护的氨基丙基杂化颗粒9q对所有分析物均示出较低的保留时间。这预计是由于t-Boc基团的疏水
性增大。去保护的氨基丙基周围杂化颗粒171导致保留性显著增大。
间。因此，小于一的值指示相比于胸腺嘧啶保留较小，并且大于一的值指示相比于苊保留较大(相对保留是HPLC领域公知的参数)。在这些测试条件下，具有周围材料的t-Boc保护的氨基丙基杂化颗粒9q对所有分析物均示出较低的保留时间。这预计是由于t-Boc基团的疏水
性增大。去保护的氨基丙基周围杂化颗粒171导致保留性显著增大。
[0700] 表27
[0701]
[0702] 实施例30
[0703] 具有周围材料的多孔杂化颗粒的峰形评价
[0704] 使用实施例27的流动相和测试条件，评价实施例9和实施例17的多孔颗粒样品的USP峰拖尾因子。结果示于表28中。峰拖尾因子是HPLC领域公知的参数(较低值对应于拖尾
减少)。显而易见的是，具有周围材料的多孔杂化颗粒具有与市售亲水作用色谱(HILIC)柱
的碱性化合物相当的拖尾因子。
减少)。显而易见的是，具有周围材料的多孔杂化颗粒具有与市售亲水作用色谱(HILIC)柱
的碱性化合物相当的拖尾因子。
[0705] 表28
[0706]
[0707] 实施例31
[0708] 低pH色谱稳定性测试
[0709] 使用以下过程，评价具有类似烷基甲硅烷基基团的得自实施例18、实施例20和实施例26的表面衍生化杂化多孔颗粒以及所选的基于二氧化硅的商业柱(C18型)在酸性流动
相中的稳定性。通过将材料匀浆填充到2.1×50mm钢柱中来制备柱，并在以下仪器配置上进
行测试：Waters ACQUlTY UPLCTM系统用于溶剂递送、进样(1μL于5pL回路上，使用部分回路注射)，UV检测器(500nL流动池，吸光度：254nm)以及柱在60℃下加热。分析条件如下：1)测量测试分析物、对羟基苯甲酸甲酯(100μg/mL样品)的保留时间；2)流动相条件为：0.5％TFA水溶液，1.4mL/min流量和60℃的柱温；以及3)在相同的等度测试条件下，使用20分钟运行时间，61次重复注射。记录相对于第三次注射获得的保留，对羟基苯甲酸甲酯最终注射的保留时间百分比变化。结果示于表29。
相中的稳定性。通过将材料匀浆填充到2.1×50mm钢柱中来制备柱，并在以下仪器配置上进
行测试：Waters ACQUlTY UPLCTM系统用于溶剂递送、进样(1μL于5pL回路上，使用部分回路注射)，UV检测器(500nL流动池，吸光度：254nm)以及柱在60℃下加热。分析条件如下：1)测量测试分析物、对羟基苯甲酸甲酯(100μg/mL样品)的保留时间；2)流动相条件为：0.5％TFA水溶液，1.4mL/min流量和60℃的柱温；以及3)在相同的等度测试条件下，使用20分钟运行时间，61次重复注射。记录相对于第三次注射获得的保留，对羟基苯甲酸甲酯最终注射的保留时间百分比变化。结果示于表29。
[0710] 显而易见的是，相对于包含基于二氧化硅的材料的商业柱，大多数包含具有周围材料的杂化颗粒的柱的寿命具有类似的化学稳定性(各个注射的初始保留的较低百分比损
失对应于改善的化学稳定性)。
失对应于改善的化学稳定性)。
[0711] 表29
[0712]
[0713] 实施例32
[0714] 水解稳定性测试
[0715] 使用以下过程，评价装填有实施例17、实施例18、实施例20、实施例22和实施例26的多孔杂化颗粒的柱以及某些比较柱的水解稳定性。使柱(3×30mm)在1:1乙腈/水中进行平衡(210分钟)，然后用尿嘧啶和癸酰苯来测试初始色谱性能(1:1乙腈/水；0.43mL/min)。
然后，将柱在50℃下加热并用0.02N NaOH的水溶液处理(pH 12.3，0.85mL/min，60min)，接着用10:90甲醇/水冲洗之后用甲醇冲洗。通过用乙腈对柱进行平衡(50分钟)来以规定的间
隔再评价色谱性能，随后用尿嘧啶和癸酰苯进行测试(1:1乙腈/水或0.1％甲酸于30:70甲
醇/水中，0.43mL/min)。重复该过程并监测柱性能直至柱失效。柱失效定义为板数降至初始值的50％时或测试系统因高柱压而停止运转时的时间。这些测试的结果(包括最终记录的
初始柱效损失)显示于表30。比较柱A是市售的式(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)(SiO2)4的5μm多孔杂化颗粒，其被C18H37SiCl3表面改性，之后进行封端。比较柱B(在三个独立的柱上重复)为式(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)(SiO2)4的3.5μm多孔杂化颗粒，其被CH3(CH2)11NHCO2(CH2)3Si(CH3)2Cl表面改性，之后进行封端。比较柱C为市售的3μm二氧化硅-芯颗粒，其被有机官能硅烷表面改性，之后被Ci8表面改性。比较柱D是市售的式(CH3SiO1.5)(SiO2)2的5μm多孔杂化颗粒，其被C18H37SiCl3表面改性，之后进行封端。比较柱E是市售的5μm多孔二氧化硅颗粒，其被
C18H37Si(CH3)2Cl表面改性，之后进行封端。
然后，将柱在50℃下加热并用0.02N NaOH的水溶液处理(pH 12.3，0.85mL/min，60min)，接着用10:90甲醇/水冲洗之后用甲醇冲洗。通过用乙腈对柱进行平衡(50分钟)来以规定的间
隔再评价色谱性能，随后用尿嘧啶和癸酰苯进行测试(1:1乙腈/水或0.1％甲酸于30:70甲
醇/水中，0.43mL/min)。重复该过程并监测柱性能直至柱失效。柱失效定义为板数降至初始值的50％时或测试系统因高柱压而停止运转时的时间。这些测试的结果(包括最终记录的
初始柱效损失)显示于表30。比较柱A是市售的式(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)(SiO2)4的5μm多孔杂化颗粒，其被C18H37SiCl3表面改性，之后进行封端。比较柱B(在三个独立的柱上重复)为式(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)(SiO2)4的3.5μm多孔杂化颗粒，其被CH3(CH2)11NHCO2(CH2)3Si(CH3)2Cl表面改性，之后进行封端。比较柱C为市售的3μm二氧化硅-芯颗粒，其被有机官能硅烷表面改性，之后被Ci8表面改性。比较柱D是市售的式(CH3SiO1.5)(SiO2)2的5μm多孔杂化颗粒，其被C18H37SiCl3表面改性，之后进行封端。比较柱E是市售的5μm多孔二氧化硅颗粒，其被
C18H37Si(CH3)2Cl表面改性，之后进行封端。
[0716] 比较柱A和B(其基于实质上富含二氧化硅含量的混合式)在这些测试条件下暴露于0.02N NaOH 22小时至52小时而失效。混合柱E在暴露于0.02N NaOH 3小时之内失效。比
较柱C和E(其基于二氧化硅基础颗粒)在这些测试条件下暴露于0.02N NaOH 3小时至5小时
而失效。HPLC领域公知的是当基于二氧化硅的柱暴露于碱性溶液时柱失效而导致高柱压，
这可由二氧化硅颗粒溶解引起，从而导致柱床塌陷。对于比较柱B，该填充床的塌陷由柱解剖和柱入口处10mm空隙的测量加以证实。
较柱C和E(其基于二氧化硅基础颗粒)在这些测试条件下暴露于0.02N NaOH 3小时至5小时
而失效。HPLC领域公知的是当基于二氧化硅的柱暴露于碱性溶液时柱失效而导致高柱压，
这可由二氧化硅颗粒溶解引起，从而导致柱床塌陷。对于比较柱B，该填充床的塌陷由柱解剖和柱入口处10mm空隙的测量加以证实。
[0717] 可以断定在这些测试条件下，得自实施例17、实施例20和实施例22的多孔杂化填充材料的耐久性相对于比较柱C、D和E有所改善，并且与比较柱A和B相当。
[0718] 表30
[0719]
[0720]
[0721] 实施例33
[0722] 具有周围材料的周围多孔杂化颗粒与商业C18柱的选择性比较
[0723] 在pH 7和pH 3测试条件(2.1×100mm柱)下，评价得自实施例18和20的所选产物的色谱选择性差异。系统条件如同实验27所详述。流动相条件为：20mM K2HPO4/KH2PO4，pH
7.00±0.02/甲醇(36/65v/v)或15.4mM甲酸铵，pH3.0/乙腈(65/35v/v)；流速：0.25mL/min，温度：23℃；检测：254nm。pH7受试分子包括尿嘧啶、普萘洛尔、对羟基苯甲酸丁酯、萘、邻苯二甲酸二丙酯、苊和阿米替林。pH3受试分子包括尿嘧啶、芘磺酸、去郁敏、阿米替林、对羟基苯甲酸丁酯和甲苯。在pH 7和pH 3这两种测试条件下，获得市售C18柱(XBridge C18，
Waters Corporation)的保留时间的相关系数(R2)。选择性值由100(1-R2)0.5计算，如表31所示。较低R2和较高选择性值指示这些测试条件下的较大选择性差异。可以断定在实施例18
和实施例20使用的条件下，杂化颗粒的表面改性在这些测试条件下提供不同的色谱选择
性。
7.00±0.02/甲醇(36/65v/v)或15.4mM甲酸铵，pH3.0/乙腈(65/35v/v)；流速：0.25mL/min，温度：23℃；检测：254nm。pH7受试分子包括尿嘧啶、普萘洛尔、对羟基苯甲酸丁酯、萘、邻苯二甲酸二丙酯、苊和阿米替林。pH3受试分子包括尿嘧啶、芘磺酸、去郁敏、阿米替林、对羟基苯甲酸丁酯和甲苯。在pH 7和pH 3这两种测试条件下，获得市售C18柱(XBridge C18，
Waters Corporation)的保留时间的相关系数(R2)。选择性值由100(1-R2)0.5计算，如表31所示。较低R2和较高选择性值指示这些测试条件下的较大选择性差异。可以断定在实施例18
和实施例20使用的条件下，杂化颗粒的表面改性在这些测试条件下提供不同的色谱选择
性。
[0724] 表31
[0725]
[0726] 实施例34
[0727] 具有周围材料的含氯甲基苯基的多孔杂化颗粒与哌嗪的反应
[0728] 将得自实验18的包含氯甲基苯基的颗粒18w用哌嗪(Acros,Geel Belgium)在回流甲苯(110℃，HPLC级，Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)中进一步改性20小时。然后使反应冷却，并将材料过滤并相继用甲苯、1:1v/v丙酮/水以及丙酮(所有溶剂得自J.T.Baker)洗
涤。随后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。反应数据列于表32。哌嗪基基团(例如O1.5Si(CH2)3OC(O)NHC6H4CH2N(CH2CH2)2NH)的表面覆盖率通过表面改性之前和之后颗粒％C的差异进行测定，如由元素分析所测量。
涤。随后，使产物在减压下于80℃干燥16小时。反应数据列于表32。哌嗪基基团(例如O1.5Si(CH2)3OC(O)NHC6H4CH2N(CH2CH2)2NH)的表面覆盖率通过表面改性之前和之后颗粒％C的差异进行测定，如由元素分析所测量。
[0729] 表32
[0730]
[0731] 实施例35
[0732] 使用1,1’-羰基二咪唑使具有周围材料的包含丙醇的多孔杂化颗粒反应
[0733] 将得自实施例17的包含丙醇的颗粒用1,1-羰基二咪唑(CDI，Fluka,Buchs,Switzerland)于室温在甲苯(Tol，5mL/g,Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)中改性2小时，或于室温在二甲基甲酰胺(DMF，5mL/g,Aldrich)中改性20小时。将在甲苯中所进行的反应
转移至过滤器设备中，并用甲苯彻底洗涤，然后再分散于甲苯中。然后添加十八烷基胺
(ODA，Fluka)、辛基胺(OA，Aldrich)、4-氨基苯酚(AP，Aldrich)、三(羟甲基)甲胺(TRIS，Aldrich，60℃溶于DMF中)、或五氟苯胺(PFPA，Aldrich)并将反应再搅拌20小时。具体反应条件提供于表33。将产物过滤，并相继用丙酮、甲苯、水和/或DMF洗涤。随后，使材料在减压下于70℃干燥16小时。将产物35b和35c在50℃下于丙酮和1％三氟乙酸(Aldrich,
Milwaukee,WI)溶液的1:1v/v混合物(10mL/g颗粒)中进一步加热，并将产物35f和35g在50
℃下于丙酮和100mM碳酸氢铵(pH8，Aldrich,Milwaukee,WI)的60:40v/v混合物中进一步加
热20小时。然后使反应冷却，并将产物过滤并相继用丙酮和甲苯洗涤(70℃下加热)。随后，使产物在减压下于70℃干燥16小时。产物数据列于表33。通过对产物35d重复该过程获得产物35e。氨基甲酸酯基团的表面覆盖率通过表面改性之前和之后颗粒％C的差异来测定，如
由元素分析所测量。
转移至过滤器设备中，并用甲苯彻底洗涤，然后再分散于甲苯中。然后添加十八烷基胺
(ODA，Fluka)、辛基胺(OA，Aldrich)、4-氨基苯酚(AP，Aldrich)、三(羟甲基)甲胺(TRIS，Aldrich，60℃溶于DMF中)、或五氟苯胺(PFPA，Aldrich)并将反应再搅拌20小时。具体反应条件提供于表33。将产物过滤，并相继用丙酮、甲苯、水和/或DMF洗涤。随后，使材料在减压下于70℃干燥16小时。将产物35b和35c在50℃下于丙酮和1％三氟乙酸(Aldrich,
Milwaukee,WI)溶液的1:1v/v混合物(10mL/g颗粒)中进一步加热，并将产物35f和35g在50
℃下于丙酮和100mM碳酸氢铵(pH8，Aldrich,Milwaukee,WI)的60:40v/v混合物中进一步加
热20小时。然后使反应冷却，并将产物过滤并相继用丙酮和甲苯洗涤(70℃下加热)。随后，使产物在减压下于70℃干燥16小时。产物数据列于表33。通过对产物35d重复该过程获得产物35e。氨基甲酸酯基团的表面覆盖率通过表面改性之前和之后颗粒％C的差异来测定，如
由元素分析所测量。
[0734] 表33
[0735]
[0736] 实施例36
[0737] 具有周围材料的杂化整料：
[0738] 将式(O1.5SiCH2CH2SiO1.5)(SiO2)4的杂化无机/有机整料(其根据美国专利7,250,214中所述的方法制备)浸泡到甲苯(J.T.Baker,20mL/g)中并在氩气氛下回流3.5小时，以
经由共沸蒸馏去氧并去除吸附的水。在冷却至室温之后，添加得自实施例1的POS Ic(0.8g/g-1.6g/g)和去离子水(0.04mL/g-0.2mL/g)。用Dean-Stark分水器将反应在80℃下加热一
小时并在110℃加热20小时，以去除残余的水。另选地，不采用Dean-Stark分水器从反应去除残余的水。使反应冷却至室温并用乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)重复洗涤
整料。
经由共沸蒸馏去氧并去除吸附的水。在冷却至室温之后，添加得自实施例1的POS Ic(0.8g/g-1.6g/g)和去离子水(0.04mL/g-0.2mL/g)。用Dean-Stark分水器将反应在80℃下加热一
小时并在110℃加热20小时，以去除残余的水。另选地，不采用Dean-Stark分水器从反应去除残余的水。使反应冷却至室温并用乙醇(无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)重复洗涤
整料。
[0739] 然后，将材料在50℃下于含有乙醇(3mL/g，无水，J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)、去离子水(7mL/g)和30％氢氧化铵(20g；J.T.Baker,Phillipsburgh,NJ)的悬浮液中加热4小时。随后使反应冷却，并将产物相继用水和甲醇(Fisher Scientific,Fairlawn,NJ)洗
涤。使产物在减压下于80℃干燥16小时。
涤。使产物在减压下于80℃干燥16小时。
[0740] 该种杂化无机/有机整料的材料周围化可使用得自实施例1的各种杂化无机/有机POS(la-lx)、得自实施例12的含有POS的纳米粒子、或如实施例24所详述的含有POS的亚-1μm颗粒实施。也可使用得自实施例1的POS1y制备具有周围材料的二氧化硅杂化整料。该种杂化无机/有机整料的材料周围化可在反应器中，或在加压的溶剂和试剂流下于色谱设备(例
如微孔管、萃取柱、毛细管)之内进行，或者其可在停流条件下进行。该材料周围化可使用多种杂化整料进行，包括：详见于美国专利7,250,214的其它杂化整料；由包含0摩尔％-99摩尔％二氧化硅(例如SiO2)的一种或多种单体缩合制得的杂化整料；由聚结的多孔无机/有
机颗粒制得的杂化整料(也详见于美国专利7,250,214)；具有在色谱上增强的孔几何特征
的杂化整料；不具有在色谱上增强的孔几何特征的杂化整料；具有有序孔结构的杂化整料；
具有非周期性孔结构的杂化整料；具有非晶态或无定形分子序态的杂化整料；具有结晶区
域或结晶区的杂化整料；具有各种不同大孔和中孔特性的杂化整料；以及各种不同长径比
的杂化整料。
如微孔管、萃取柱、毛细管)之内进行，或者其可在停流条件下进行。该材料周围化可使用多种杂化整料进行，包括：详见于美国专利7,250,214的其它杂化整料；由包含0摩尔％-99摩尔％二氧化硅(例如SiO2)的一种或多种单体缩合制得的杂化整料；由聚结的多孔无机/有
机颗粒制得的杂化整料(也详见于美国专利7,250,214)；具有在色谱上增强的孔几何特征
的杂化整料；不具有在色谱上增强的孔几何特征的杂化整料；具有有序孔结构的杂化整料；
具有非周期性孔结构的杂化整料；具有非晶态或无定形分子序态的杂化整料；具有结晶区
域或结晶区的杂化整料；具有各种不同大孔和中孔特性的杂化整料；以及各种不同长径比
的杂化整料。
[0741] 实施例37
[0742] 具有含周围材料的多孔杂化颗粒的杂化整料的形成：
[0743] 将得自实施例8-11和实施例13-24的具有周围材料的杂化无机/有机颗粒与5μm Symmetry二氧化硅(Waters Corporation，0重量％-50重量％)混合，得到6g总质量。使混合物分散在适当的溶剂(例如异丙醇/四氢呋喃混合物)中5分钟，然后采用高压液体装填泵，
使用向下浆液技术匀浆填充到2.1×50mm HPLC柱中。在柱装填完成之后，释放压力并将端
部装配的柱转移至色谱泵站(Waters 590HPLC泵或等同物)，随即用无水甲苯(J.T.Baker,
0.2mL/min)冲洗柱，然后泵送(0.2mL/min)经甲苯预稀释的得自实施例1的POS 1c(0.8g/克
颗粒混合物)和水(0.04mL/克颗粒混合物)的溶液。这些反应可使用较短(小于1小时)或延
长的流动时间(小于72小时)来促使整料形成。在断开之前，使柱压下降30分钟。使柱在化学通风柜的气流中保持开盖5小时-18小时，转移至65℃对流烘箱28小时，然后冷却至室温。在从柱排出并于室温真空干燥最少8小时的样品上进行这些杂化整料分析(SSA，SPV，APD，％C，SEM，压汞法)。
使用向下浆液技术匀浆填充到2.1×50mm HPLC柱中。在柱装填完成之后，释放压力并将端
部装配的柱转移至色谱泵站(Waters 590HPLC泵或等同物)，随即用无水甲苯(J.T.Baker,
0.2mL/min)冲洗柱，然后泵送(0.2mL/min)经甲苯预稀释的得自实施例1的POS 1c(0.8g/克
颗粒混合物)和水(0.04mL/克颗粒混合物)的溶液。这些反应可使用较短(小于1小时)或延
长的流动时间(小于72小时)来促使整料形成。在断开之前，使柱压下降30分钟。使柱在化学通风柜的气流中保持开盖5小时-18小时，转移至65℃对流烘箱28小时，然后冷却至室温。在从柱排出并于室温真空干燥最少8小时的样品上进行这些杂化整料分析(SSA，SPV，APD，％C，SEM，压汞法)。
[0744] 该种杂化无机/有机颗粒的整料形成使用得自实施例1的各种杂化无机/有机POS(1a-1x)、得自实施例12的含有POS的纳米粒子、或如实施例24所详述的含有POS的亚-1μm颗粒实施。为了增大该整料的大孔体积，可通过用氢氧化钠或三甲胺水溶液清洗柱来去除二
氧化硅模板。另选地，二氧化硅颗粒可用适当尺寸的聚苯乙烯乳胶替代。对于该可选的整料体系，必须采用不使聚苯乙烯乳胶溶胀或溶解的溶剂(例如极性质子溶剂，或泵送的存在或不存在附加水的得自实施例1的POS)。在聚结的杂化颗粒整料形成时，聚苯乙烯颗粒可经热方式去除或通过用甲苯清洗柱去除。热去除聚苯乙烯可借助于惰性气氛吹扫(氮气或氩气)
或使用真空。
氧化硅模板。另选地，二氧化硅颗粒可用适当尺寸的聚苯乙烯乳胶替代。对于该可选的整料体系，必须采用不使聚苯乙烯乳胶溶胀或溶解的溶剂(例如极性质子溶剂，或泵送的存在或不存在附加水的得自实施例1的POS)。在聚结的杂化颗粒整料形成时，聚苯乙烯颗粒可经热方式去除或通过用甲苯清洗柱去除。热去除聚苯乙烯可借助于惰性气氛吹扫(氮气或氩气)
或使用真空。
[0745] 实施例38
[0746] 周围杂化整料的水热处理
[0747] 将得自实施例36或实施例37的整料与0.3M三(羟甲基)氨基甲烷(TRIS，Aldrich Chemical,Milwaukee,WI)水溶液以5mL/g的浓度混合，并用乙酸(J.T.Baker,
Phillipsburgh,NJ)将pH调节至9.8。将整料封闭于不锈钢高压釜中并加热至155℃保持20
小时。在高压釜冷却至室温之后，用水和甲醇(Fisher Scientific,Suwanee,GA)洗涤产物
并于80℃真空干燥16小时。以该方式制备的产物具有在色谱上增强的孔几何特征。
Phillipsburgh,NJ)将pH调节至9.8。将整料封闭于不锈钢高压釜中并加热至155℃保持20
小时。在高压釜冷却至室温之后，用水和甲醇(Fisher Scientific,Suwanee,GA)洗涤产物
并于80℃真空干燥16小时。以该方式制备的产物具有在色谱上增强的孔几何特征。
[0748] 实施例39
[0749] 周围杂化整料的表面改性
[0750] 将得自实施例36、实施例37或实施例38的整料用1摩尔盐酸溶液(Aldrich,Milwaukee,WI)在98℃下处理20h。在冷却之后，将产物用水洗涤至中性pH，然后用丙酮
(HPLC级，Fisher Scientific,Fairlawn,N.J.)洗涤。将整料于80℃真空干燥16h。可使这些周围杂化整料的表面硅醇基以如实施例20-实施例22所示的类似方式通过与氯硅烷反应进
行改性。可使包含表面羟丙基的杂化整料以如实施例18-实施例19所示的类似方式通过与
异氰酸酯反应进行改性。合成上相关的杂化基团的其它转化在美国专利7,250,214中有所
报道。在色谱柱中制备的具有周围材料的经表面改性杂化整料的色谱评价可以如实施例
27-实施例30所详述的类似方式进行。化学稳定性测试也可如实施例31-实施例32所详述的
那样进行。
(HPLC级，Fisher Scientific,Fairlawn,N.J.)洗涤。将整料于80℃真空干燥16h。可使这些周围杂化整料的表面硅醇基以如实施例20-实施例22所示的类似方式通过与氯硅烷反应进
行改性。可使包含表面羟丙基的杂化整料以如实施例18-实施例19所示的类似方式通过与
异氰酸酯反应进行改性。合成上相关的杂化基团的其它转化在美国专利7,250,214中有所
报道。在色谱柱中制备的具有周围材料的经表面改性杂化整料的色谱评价可以如实施例
27-实施例30所详述的类似方式进行。化学稳定性测试也可如实施例31-实施例32所详述的
那样进行。
[0751] 实施例40
[0752] 键合的杂化颗粒与异氰酸酯的反应
[0753] 根据实施例26的过程，使产物25g和25h与异氰酸十八烷酯反应，然后用三甲基氯硅烷封端。产物数据示于表34。
[0754] 表34
[0755]
[0756] 实施例41
[0757] 键合的杂化颗粒与异氰酸酯的反应
[0758] 根据实施例26的一般过程，使产物25a-h与异氰酸4-氰基苯酯、异氰酸3-氰基苯酯、或异氰酸2-氰基苯酯反应。
[0759] 实施得自实施例18的A、B、或C型水解。可将该方式制备的产物封端，或者使用该产物而无需任何进一步转化。
[0760] II.表面多孔芯实施例-
[0761] 以下非限制性实施例描述了包含表面多孔芯的表面多孔色谱材料。本文所示的某些实施例利用无孔芯。本领域的普通技术人员将能够易于对如本文所述的表面多孔芯材料
调整其中利用的方法。
调整其中利用的方法。
[0762] 如本文所述，本发明涉及将表面改性表面多孔芯用作固定相，以在高pH条件下进行色谱分离。迄今为止，市售表面多孔产品由二氧化硅颗粒构成，其因二氧化硅在高于7的pH值下溶解而不适于高pH分离。在水存在下改性具有有机/无机杂化周围材料的表面多孔
芯的表面产生如下产物：在较高pH值(10-12)下，成功地延长柱稳定性。为了确定柱失效的原因，在高pH条件(10mM碳酸氢铵，pH 10.5，60℃)下测试之后分析表面改性的表面多孔芯。
未装填材料的SEM图像相比于测试之前的相同材料并未示出显著变化(图2)，然而，为了进
一步分析的目的，在手动破碎颗粒之后，发现了主要失效机制；在有机/无机杂化表面成功地保护壳免于显著溶解时，观察到如由形态变化(表面凹陷、孔和/或减小的芯尺寸)所示的显著芯侵蚀迹象(图3)。
芯的表面产生如下产物：在较高pH值(10-12)下，成功地延长柱稳定性。为了确定柱失效的原因，在高pH条件(10mM碳酸氢铵，pH 10.5，60℃)下测试之后分析表面改性的表面多孔芯。
未装填材料的SEM图像相比于测试之前的相同材料并未示出显著变化(图2)，然而，为了进
一步分析的目的，在手动破碎颗粒之后，发现了主要失效机制；在有机/无机杂化表面成功地保护壳免于显著溶解时，观察到如由形态变化(表面凹陷、孔和/或减小的芯尺寸)所示的显著芯侵蚀迹象(图3)。
[0763] 芯侵蚀随后用这些表面改性的表面多孔芯的横截面图像证实(图4)。在进一步研究之后，显著芯侵蚀也在该领域中竞争者的pH稳定性较高的出售的商购表面多孔芯中观察
到(图5)。此外，在高pH测试之前在材料中观察到侵蚀的迹象(多孔层表面附近的芯外边缘
中的小孔)，这表明制备颗粒的过程过早地影响芯完整性(图4和图5)。
到(图5)。此外，在高pH测试之前在材料中观察到侵蚀的迹象(多孔层表面附近的芯外边缘
中的小孔)，这表明制备颗粒的过程过早地影响芯完整性(图4和图5)。
[0764] 芯颗粒的侵蚀导致机械不稳定的柱，这将致使床塌陷，使得柱头部空隙较大并且柱末端玻璃料堵塞；这将通过柱反向压力显著增加以及较差的分析物峰形观察到。当在高
pH条件(10mM碳酸氢铵，pH 10.5，60℃)下测试这些柱时，观察到前述物理观察和色谱效应。
此外，就高pH条件下的失效而言，观察到显著的粒度效应-随着粒度减小，装填有该材料的柱的高pH稳定性显著下降(图6)。尽管不受理论所限，据信由于芯溶解而使色谱效应对较大颗粒花费较长时间，原因是所述芯相比于较小颗粒而言较大(每体积更多的二氧化硅芯)。
pH条件(10mM碳酸氢铵，pH 10.5，60℃)下测试这些柱时，观察到前述物理观察和色谱效应。
此外，就高pH条件下的失效而言，观察到显著的粒度效应-随着粒度减小，装填有该材料的柱的高pH稳定性显著下降(图6)。尽管不受理论所限，据信由于芯溶解而使色谱效应对较大颗粒花费较长时间，原因是所述芯相比于较小颗粒而言较大(每体积更多的二氧化硅芯)。
[0765] 图2示出在颗粒填充到HPLC柱之前(a)，以及在颗粒填充到HPLC柱之后，在高pH条件(10mM碳酸氢铵，pH 10.5，60℃)下测试，并从柱挤出(b)的代表性颗粒的SEM图像。
[0766] 图3示出在颗粒填充到HPLC柱之前(a)，以及在颗粒填充到HPLC柱中之后，在高pH条件(10mM碳酸氢铵，pH 10.5，60℃)下测试，并从柱挤出(b&c)的代表性颗粒(经由研钵和研杵碾碎)的SEM图像。
[0767] 图4示出显示颗粒填充之前以及在高pH条件(10mM碳酸氢铵，pH 10.5，60℃)下测试的芯侵蚀的表面多孔芯的BIB-SEM图像。
[0768] 图5示出BIB-SEM图像：在暴露于高pH测试条件之前(a和b)和暴露于高pH条件之后(c&d)的竞争物A和竞争物B颗粒。测试条件：10mM碳酸氢铵，pH 10.5，60℃
[0769] 图6A和图6B显示示出就竞争物柱而言颗粒尺寸对高pH稳定性影响的色谱结果，如由4-sigma初始效率的百分比变化(a)，半高效率的百分比变化(b)，拖尾因子(c)，压力百分比变化(d)*所测定。详细测试条件描述于“样品测试1”。*竞争物A的压力轨迹不可获得。
[0770] 用于测定碱稳定性的样品测试条件：
[0771] 测试1)流动相梯度：5％至95％B，2.3分钟内，使用线性型曲线；在95％B下保持0.7分钟；恢复初始条件并以0.8mL/分钟流速保持1.5分钟(A＝10mM碳酸氢铵，pH 10.5并且B＝100％乙腈)。使2.1×50mm柱维持在60℃恒定温度下。标准注射体积为3μL。在该测试中，如果在500-3000次注射之前并未表现出以上所列的任一种性能或属性变化，则认为材料是碱
稳定的；
稳定的；
[0772] 测试2)流动相：10mM碳酸氢铵(pH 10.5)等度，恒定流速为0.21mL/min。使2.1×50mm柱维持在70℃恒定温度下。如果其在36小时之后保留60％-80％的固定质量，则认为材料是碱稳定的。
[0773] 材料
[0774] 除非另外指明，所有试剂收到后即使用。本领域的技术人员将认识到所存在的以下供应品和供应商的等同物，因此以下列出的供应商不应理解为限制性的。
[0775] 表征
[0776] 本领域的技术人员将认识到所存在的以下仪器和供应商的等同物，因此以下列出的仪器不应理解为限制性的。
[0777] ％C、％H、％N值通过燃烧分析(CE-440元素分析仪；Exeter Analytical Inc.,North Chelmsford,MA)来测量，或者％C通过库仑碳分析仪(模块CM5300,CM5014,UIC
Inc.,Joliet,Il)来测量。这些材料的比表面积(SSA)、比孔体积(SPV)和平均孔径(APD)用
多点N2吸附方法(Micromeritics ASAP 2400；Micromeritics Instruments Inc.,
Norcross,GA)进行测量。用BET方法计算SSA，SPV是对P/Po>0.98所测的单点值，并用BJH方法由吸附等温线log来计算APD。中值中孔直径(MPD)和中孔孔体积(MPV)通过压汞法
(Micromeritics AutoPore IV,Micromeritics,Norcross,GA)进行测量。在1-7kV下进行扫
描电镜(SEM)图像分析(JEOLJSM-5600仪器(Tokyo,Japan)或HitacIn SU8030仪器(Dallas,
TX))。聚焦离子束扫描电镜(FIB/SEM)图像分析由Analytical Answers Inc.(Woburn,MA)
在FEI型号200聚焦离子束仪器，以及Hitachi S4800 Ultra-场发射SEM上进行。颗粒尺寸使用Beckman Coulter Multisizer 3分析仪(30μm孔，70,000计数；Miami,FL)或使用SEM手动测量。使用宽离子束铣削系统(Hitachi IM 4000 plus)对颗粒进行横截面成像。粒径(dp)
通过SEM或通过使用Beckman Coulter测量为基于体积的粒度分布的50％累加直径或基于
数量的粒度分布模式。分布宽度测定为90％累积体积直径除以10％累积体积直径(表示
为90/10比率)。金属含量通过ICP-AE(Thermo Fisher Scientific iCAP 6500 Duo)进行测
量。使用Malvern Mastersizer 2000在水中测定光散射粒度测量。使用Malvern ZetaSizer NanoSeries(ZEN3600型号)进行纳米粒子的粒度测量和ζ电势测量。使用Bruker
Instruments Avance-300光谱仪(7mm双宽带探针)获得多核(13C，29Si)CP-MAS NMR光谱。旋转速度通常为5.0kHz-6.5kHz，循环延迟为5秒，并且交叉极化接触时间为6毫秒。使用外标金刚烷(13C CP-MASNMR，δ38.55)和六甲基环三硅氧烷(29Si CP-MAS NMR，δ-9.62)，相对于四甲基硅烷记录报告的13C和29Si CP-MAS NMR光谱偏移。使用DMFit软件通过光谱解卷积评价不同硅环境的群体。[Massiot,D.；Fayon,F.；Capron,M.；King,I.；Le Calvé,S.；Alonso,B.；Durand,J.-O.；Bujoli,B.；Gan,Z.；Hoatson,G.Magn.Reson.Chem.2002,40,70-76]。分类技术描述于例如W.Gerhartz等人(编辑)Ullmann’s Encyclopedia of Industrial
Chemistry，第5版，第B2卷：Unit Operations I,VCH Verlagsgesellschaft mbH,
(Weinheim,Fed.Rep.Germ.1988)。磁性测量使用振动样品磁力仪(ADE/DMS型880)由
ArKival Technology Corporation(Nashua,NH)进行。物相表征通过广角X-射线粉末衍射
(XRPD)分析(H&M Analytical Services,Inc.Allentown,N.J.)，使用BrukerD4衍射仪(Cu
辐射，40KV/30mA)进行。扫描在10°至90°2-θ角度范围上进行，并且步阶尺寸为0.02°且计数时间为每步715秒。
Inc.,Joliet,Il)来测量。这些材料的比表面积(SSA)、比孔体积(SPV)和平均孔径(APD)用
多点N2吸附方法(Micromeritics ASAP 2400；Micromeritics Instruments Inc.,
Norcross,GA)进行测量。用BET方法计算SSA，SPV是对P/Po>0.98所测的单点值，并用BJH方法由吸附等温线log来计算APD。中值中孔直径(MPD)和中孔孔体积(MPV)通过压汞法
(Micromeritics AutoPore IV,Micromeritics,Norcross,GA)进行测量。在1-7kV下进行扫
描电镜(SEM)图像分析(JEOLJSM-5600仪器(Tokyo,Japan)或HitacIn SU8030仪器(Dallas,
TX))。聚焦离子束扫描电镜(FIB/SEM)图像分析由Analytical Answers Inc.(Woburn,MA)
在FEI型号200聚焦离子束仪器，以及Hitachi S4800 Ultra-场发射SEM上进行。颗粒尺寸使用Beckman Coulter Multisizer 3分析仪(30μm孔，70,000计数；Miami,FL)或使用SEM手动测量。使用宽离子束铣削系统(Hitachi IM 4000 plus)对颗粒进行横截面成像。粒径(dp)
通过SEM或通过使用Beckman Coulter测量为基于体积的粒度分布的50％累加直径或基于
数量的粒度分布模式。分布宽度测定为90％累积体积直径除以10％累积体积直径(表示
为90/10比率)。金属含量通过ICP-AE(Thermo Fisher Scientific iCAP 6500 Duo)进行测
量。使用Malvern Mastersizer 2000在水中测定光散射粒度测量。使用Malvern ZetaSizer NanoSeries(ZEN3600型号)进行纳米粒子的粒度测量和ζ电势测量。使用Bruker
Instruments Avance-300光谱仪(7mm双宽带探针)获得多核(13C，29Si)CP-MAS NMR光谱。旋转速度通常为5.0kHz-6.5kHz，循环延迟为5秒，并且交叉极化接触时间为6毫秒。使用外标金刚烷(13C CP-MASNMR，δ38.55)和六甲基环三硅氧烷(29Si CP-MAS NMR，δ-9.62)，相对于四甲基硅烷记录报告的13C和29Si CP-MAS NMR光谱偏移。使用DMFit软件通过光谱解卷积评价不同硅环境的群体。[Massiot,D.；Fayon,F.；Capron,M.；King,I.；Le Calvé,S.；Alonso,B.；Durand,J.-O.；Bujoli,B.；Gan,Z.；Hoatson,G.Magn.Reson.Chem.2002,40,70-76]。分类技术描述于例如W.Gerhartz等人(编辑)Ullmann’s Encyclopedia of Industrial
Chemistry，第5版，第B2卷：Unit Operations I,VCH Verlagsgesellschaft mbH,
(Weinheim,Fed.Rep.Germ.1988)。磁性测量使用振动样品磁力仪(ADE/DMS型880)由
ArKival Technology Corporation(Nashua,NH)进行。物相表征通过广角X-射线粉末衍射
(XRPD)分析(H&M Analytical Services,Inc.Allentown,N.J.)，使用BrukerD4衍射仪(Cu
辐射，40KV/30mA)进行。扫描在10°至90°2-θ角度范围上进行，并且步阶尺寸为0.02°且计数时间为每步715秒。
[0778] 实施例SPC-1
[0779] 将如所接收的无孔二氧化硅颗粒在空气中热处理(900℃)10h。在100℃下用10％v/v硝酸使颗粒的表面再羟基化16h，然后在25mm真空下于80℃干燥。该处理NPS芯的过程通常用于后续实施例。其可称为“对照芯”。
[0780] 实施例SPC-2
[0781] 使得自实施例SPC-1的对照芯完全分散于甲苯(10mL/g)中，然后共沸汽提(111℃，2.5h)以确保无水条件。将丙醇锆(70％于丙醇中；2pmol/m2)用等质量的甲苯稀释，添加至NPS/甲苯浆液，然后在室温下搅拌1h。接着允许浆液在惰性气氛下回流搅拌16h。然后使反应冷却至室温，并经由过滤分离颗粒。颗粒随后采用以下次序洗涤(10ml/g)：3x甲苯，3x甲酸(含水；1％w/w)，7x水，1x丙酮/水(1:1v/v)，2x丙酮。最终，在25mm真空下，将分离的经表面改性颗粒于65℃下干燥16h。锆浓度经由ICP-AE测定为793ppm。相比于改性之前的材料，并未经由SEM观察到显著的粒径差异。
[0782] 实施例SPC-3
[0783] 将得自实施例SPC-2的表面改性颗粒在450℃下加热处理6小时，然后在750℃下加热处理5小时。锆浓度经由ICP-AE测定为812ppm。
[0784] 实施例SPC-4
[0785] 在初始热处理之后，根据如实施例SPC-2所述的方法，通过添加附加锆层对得自实施例SPC-2的表面改性颗粒进一步改性。锆浓度经由ICP-AE测定为1667ppm。相比于改性之
前的材料，并未经由SEM观察到显著的粒径差异。
前的材料，并未经由SEM观察到显著的粒径差异。
[0786] 实施例SPC-5
[0787] 将得自实施例SPC-4的表面改性颗粒在450℃下加热处理6小时，然后在750℃下加热处理5小时。锆浓度经由ICP-AE测定为1682ppm。
[0788] 实施例SPC-6
[0789] 在初始热处理和再羟基化之后，通过重复如实施例SPC-2所述的过程对得自实施例SPC-2的表面改性颗粒进一步改性多至60次和/或至100nm的锆总厚度。
[0790] 实施例SPC-7
[0791] 将得自实施例SPC-6的表面改性颗粒在450℃下加热处理6小时，然后在750℃-1300℃下加热处理5小时。
[0792] 实施例SPC-8
[0793] 将得自实施例SPC-1的对照芯完全分散于甲苯(18mL/g)中，然后共沸汽提(111℃，1h)以从材料去除残余的水。这些初始无水条件很重要，原因是当在后续步骤中添加水时，其确保了含水量的准确度。使反应温度保持于40℃，同时添加100％1,2-双(三乙氧基甲硅
烷基)乙烷(BTEE)PEOS(0.821g PEOS/g NPS)并允许搅拌10分钟，然后添加酸或碱催化剂形
式的水，在该情况下即为NH4OH(aq)(0.1g碱/gNPS)。将反应在40℃下再搅拌10分钟，然后使温度升至60℃保持2h。然后使反应冷却至室温，并经由过滤分离颗粒。将颗粒随后用乙醇
(10ml/g)洗涤两次，然后再分散于70/30(v/v)水/乙醇(10mL/g)中。然后添加氢氧化铵(1g NH4OH/g NPS)并将混合物在50℃下搅拌2h。然后使反应冷却<40℃，并经由过滤分离颗粒。
分离的颗粒采用以下次序洗涤(10ml/g)：2x甲醇/水(1:1v/v)，2x甲醇。最终，在25mm真空下，将分离的表面改性颗粒于80℃干燥16h。通过库仑碳分析仪将碳含量测定为435ppm。
烷基)乙烷(BTEE)PEOS(0.821g PEOS/g NPS)并允许搅拌10分钟，然后添加酸或碱催化剂形
式的水，在该情况下即为NH4OH(aq)(0.1g碱/gNPS)。将反应在40℃下再搅拌10分钟，然后使温度升至60℃保持2h。然后使反应冷却至室温，并经由过滤分离颗粒。将颗粒随后用乙醇
(10ml/g)洗涤两次，然后再分散于70/30(v/v)水/乙醇(10mL/g)中。然后添加氢氧化铵(1g NH4OH/g NPS)并将混合物在50℃下搅拌2h。然后使反应冷却<40℃，并经由过滤分离颗粒。
分离的颗粒采用以下次序洗涤(10ml/g)：2x甲醇/水(1:1v/v)，2x甲醇。最终，在25mm真空下，将分离的表面改性颗粒于80℃干燥16h。通过库仑碳分析仪将碳含量测定为435ppm。
[0794] 实施例SPC-8a
[0795] 将先前已在600℃下热处理(10h)并用10％硝酸(Fisher scientific)再羟基化的无孔二氧化硅颗粒(10.4g，1.26pm)经超声处理分散到100mL的溶剂(水:无水乙醇2:1v/v)
中10分钟。单独地，将十八烷基三甲基溴化铵(2.46g，C18TAB，Sigma-Aldrich)溶解于100mL的溶剂(水:无水乙醇2:1v/v)中。然后，将C18TAB溶液添加到颗粒溶液中并超声波处理10分钟。该溶液标记为溶液A。在独立烧杯中，将Pluronic P123(39.0g，Sigma-Aldrich)溶解于
400mL的溶剂(水:无水乙醇2:1v/v)中并标记为溶液B。将溶液B(400mL)添加到溶液A
(200mL)中并允许继续超声波处理20分钟。然后将混合物转移到1L圆底烧瓶中并在750rpm
下搅拌。将氢氧化铵溶液(30％，24mL，J.T.Baker)添加到烧瓶中并允许继续搅拌5分钟。将l,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷(6mL，BTEE，Gelest)首先用无水乙醇(稀释因子＝3)稀释，然后利用蠕动泵(ISMATEC，ISM596D配备有1/32英寸直径PTFE管材，得自Cole-Palmer)以恒定流速(50pL/min)添加至烧瓶。允许反应继续搅拌，直至加入所有BTEE，在洗涤之前允许搅拌额外一小时。涂层厚度通过添加至反应的BTEE的量来控制。所用最终浓度的试剂为C18TAB(2.6mM-17.27mM)、Pluronic P123(3.5mM-22.16mM)、以及BTEE(0.020M-0.030M)。在洗涤步骤期间，将样品用去离子水稀释为四倍样品体积，然后进行离心(Forma Scientific型号
5681，2,500rpm，6min)。利用超声处理再分散颗粒，将洗涤次序重复两次。生长过程进行一次，以在无孔二氧化硅芯上生长出杂化层。通过离心分离产物并相继用足量的水和甲醇
(HPLC级，J.T.Baker,Phillipsburgh,N.J.)洗涤。然后，使颗粒在室温(30℃)下分散于2M盐酸的丙酮溶液中。将混合物机械搅拌18小时。通过离心(Forma Scientific型号5681，
4000rpm，10min)分离产物，然后利用再分散颗粒的超声处理，用去离子水洗涤4次(或直至pH大于6)并用甲醇洗涤2次。将产物在真空下于80℃干燥16小时，并且提交用于SEM和氮吸
附分析。
中10分钟。单独地，将十八烷基三甲基溴化铵(2.46g，C18TAB，Sigma-Aldrich)溶解于100mL的溶剂(水:无水乙醇2:1v/v)中。然后，将C18TAB溶液添加到颗粒溶液中并超声波处理10分钟。该溶液标记为溶液A。在独立烧杯中，将Pluronic P123(39.0g，Sigma-Aldrich)溶解于
400mL的溶剂(水:无水乙醇2:1v/v)中并标记为溶液B。将溶液B(400mL)添加到溶液A
(200mL)中并允许继续超声波处理20分钟。然后将混合物转移到1L圆底烧瓶中并在750rpm
下搅拌。将氢氧化铵溶液(30％，24mL，J.T.Baker)添加到烧瓶中并允许继续搅拌5分钟。将l,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷(6mL，BTEE，Gelest)首先用无水乙醇(稀释因子＝3)稀释，然后利用蠕动泵(ISMATEC，ISM596D配备有1/32英寸直径PTFE管材，得自Cole-Palmer)以恒定流速(50pL/min)添加至烧瓶。允许反应继续搅拌，直至加入所有BTEE，在洗涤之前允许搅拌额外一小时。涂层厚度通过添加至反应的BTEE的量来控制。所用最终浓度的试剂为C18TAB(2.6mM-17.27mM)、Pluronic P123(3.5mM-22.16mM)、以及BTEE(0.020M-0.030M)。在洗涤步骤期间，将样品用去离子水稀释为四倍样品体积，然后进行离心(Forma Scientific型号
5681，2,500rpm，6min)。利用超声处理再分散颗粒，将洗涤次序重复两次。生长过程进行一次，以在无孔二氧化硅芯上生长出杂化层。通过离心分离产物并相继用足量的水和甲醇
(HPLC级，J.T.Baker,Phillipsburgh,N.J.)洗涤。然后，使颗粒在室温(30℃)下分散于2M盐酸的丙酮溶液中。将混合物机械搅拌18小时。通过离心(Forma Scientific型号5681，
4000rpm，10min)分离产物，然后利用再分散颗粒的超声处理，用去离子水洗涤4次(或直至pH大于6)并用甲醇洗涤2次。将产物在真空下于80℃干燥16小时，并且提交用于SEM和氮吸
附分析。
[0796] 实施例SPC-9
[0797] 在初始热处理和再羟基化之后，如实施例SPC-8和SPC-8a所述的方法进一步扩展为包括单体和聚合物无机和/或有机材料来代替100％BTEE PEOS(如专利[US 2014031905、
20150133294、20150136700、20130319086、20130273404、20130112605、20130206665、
2012055860、20110049056、20120141789、20140194283、20090209722、20100076103、以及9,
248,383、9,145,481、9,120,083、8,778,453、8,658,277、7,919,177、7,223,473、6,686,
035]所述)，其中多至60次和/或至200nm的总周围材料厚度。
20150133294、20150136700、20130319086、20130273404、20130112605、20130206665、
2012055860、20110049056、20120141789、20140194283、20090209722、20100076103、以及9,
248,383、9,145,481、9,120,083、8,778,453、8,658,277、7,919,177、7,223,473、6,686,
035]所述)，其中多至60次和/或至200nm的总周围材料厚度。
[0798] 实施例SPC-10
[0799] 将如所接收的无孔二氧化硅颗粒在空气中热处理(1090℃)24h。尽管不受理论所限，增大的温度和保持温度时间应当允许二氧化硅芯进一步致密化，从而导致在高pH条件
下的稳定性增大。在热处理之后，存在显著程度的团聚颗粒；这可通过在热处理之前添加分散剂和/或表面活性剂来降低。
下的稳定性增大。在热处理之后，存在显著程度的团聚颗粒；这可通过在热处理之前添加分散剂和/或表面活性剂来降低。
[0800] 实施例SPC-11
[0801] 根据如Jiang{US 6,686,035；7,223,473；7,919,177}和Wyndham{WO 2008/103423}所述的水热处理过程，使得自实验SPC-1、SPC-2、SPC-8和SPC-10的改性芯颗粒经受升高的温度(100℃和140℃)和pH(9.8)。这些实验的稳定性经由相比于原料的粒度(n，模
式；Coulter)和SEM形态(表面孔和凹陷)变化，通过二氧化硅溶解迹象来测定。这些实验的汇总可见于表SPC-1。
式；Coulter)和SEM形态(表面孔和凹陷)变化，通过二氧化硅溶解迹象来测定。这些实验的汇总可见于表SPC-1。
[0802] 结果表明没有一种经水热处理的芯改性材料示出在100℃或140℃下有芯侵蚀迹象。在1090℃下煅烧后水热处理的NPS材料的SEM图像上观察到某些形态差异(表面凹陷)。
尽管不受理论所限，据信这些凹陷并非由于二氧化硅溶解；相反，这是由于颗粒在极端温度下热处理期间附聚在一起，然后在超声处理步骤期间分解，随后水热处理，暴露出非球形区域(颗粒一旦相连)。因此得出的结论是相比于起始未改性的NPS，经表面改性的芯在这些条件下并未导致可测量的高pH稳定性差异。令人惊奇地，未改性NPS即对照产物(样品1)并未
示出在100℃或140℃下水热处理后有溶解迹象(分别为样品la和1b)。各个经水热处理的材
料中观察到的缺陷水平等同于起始NPS材料的缺陷水平，因此据报道并无形态差异。缺乏形态变化可指示均匀溶解；因此在封闭系统中进行实验，溶解的硅酸盐被允许再沉积到二氧
化硅表面。因此，尽管不受理论所限，芯中观察到的形态变化(表面孔和凹陷)可指示不均一溶解。
尽管不受理论所限，据信这些凹陷并非由于二氧化硅溶解；相反，这是由于颗粒在极端温度下热处理期间附聚在一起，然后在超声处理步骤期间分解，随后水热处理，暴露出非球形区域(颗粒一旦相连)。因此得出的结论是相比于起始未改性的NPS，经表面改性的芯在这些条件下并未导致可测量的高pH稳定性差异。令人惊奇地，未改性NPS即对照产物(样品1)并未
示出在100℃或140℃下水热处理后有溶解迹象(分别为样品la和1b)。各个经水热处理的材
料中观察到的缺陷水平等同于起始NPS材料的缺陷水平，因此据报道并无形态差异。缺乏形态变化可指示均匀溶解；因此在封闭系统中进行实验，溶解的硅酸盐被允许再沉积到二氧
化硅表面。因此，尽管不受理论所限，芯中观察到的形态变化(表面孔和凹陷)可指示不均一溶解。
[0803] 表SPC-1
[0804]
[0805] 实施例SPC-12
[0806] 得自实施例SPC-1、SPC-3、SPC-5、SPC-8和SPC-10的表面改性NPS芯以及100％锆芯填充到HPLC柱(2.1×50mm)中，干燥(60℃，30mmHg)，称重，暴露于如“样品测试2”所述的高pH条件(10mM碳酸氢铵，pH 10.5，0.21mL/min，36h)，然后再干燥并再称重。该实施例的结果可见于表SPC-2。这些实验的稳定性经由相比于原料的SEM形态(表面孔、纹理和凹陷)以及颗粒尺寸变化(n，模式；Coulter)、柱重量损失(％)和柱床损失(％)，通过二氧化硅溶解迹象来测定。不受理论所限，据信任何溶解的硅酸盐将继续随流动相移动出柱，并且二氧化硅在前述测试条件下最小限度地(如果有的话)再沉积到NPS表面上。
[0807] 虽然预期对照(样品1)显著的二氧化硅溶解，令人惊奇地是BTEE表面改性产物(样品8)和锆改性产物(样品3和样品5)并未示出相对于对照有任何改善；全部导致类似的柱重
量损失和柱床空隙，对这两种量度为约51％。然而，表面改性材料的SEM图像(图7，图8，图9)示出相比于对照(图10)稍微更褶皱的外观；尽管不受理论所限，这可指示二氧化硅芯因不
均匀的BTEE表面层而优先溶解。这似乎暗示如果过程如实施例SPC-6和SPC-9所述最优化
(即周围材料的覆盖率较高)，可使芯侵蚀成功地降低至相当多程度。
量损失和柱床空隙，对这两种量度为约51％。然而，表面改性材料的SEM图像(图7，图8，图9)示出相比于对照(图10)稍微更褶皱的外观；尽管不受理论所限，这可指示二氧化硅芯因不
均匀的BTEE表面层而优先溶解。这似乎暗示如果过程如实施例SPC-6和SPC-9所述最优化
(即周围材料的覆盖率较高)，可使芯侵蚀成功地降低至相当多程度。
[0808] 暴露于较高热温度的样品(样品10)导致相比于对照(样品1；31％相比于51％)显著较小的重量损失。在该产物的SEM图像(图11)中观察到类似于原料的平滑颗粒表面，指示均一的侵蚀。如实施例SPC-10中所示，在热处理之后观察到显著程度的团聚颗粒，尽管不受理论所限，据信在图像中所观察到的较大表面凹陷并非由于二氧化硅溶解；相反，这是由于颗粒在极端温度下热处理期间附聚在一起，然后在装填之前在超声处理步骤期间分解，暴
露出非球形区域(颗粒一旦相连)。
露出非球形区域(颗粒一旦相连)。
[0809] 100％锆产物(样品0)示出无芯侵蚀标志，如由在这些高pH条件下测试36小时之后0重量％损失和1％柱空隙所测。
[0810] 表SPC-2
[0811]
[0812] 图7示出样品8-在暴露于高pH条件之前(a)和之后(b)一次性加入100％BTEE PEOS的NPS芯。
[0813] 图8示出样品3-在暴露于pH之前(a)和之后(b)经一次性加入的Zr表面改性的NPS芯。
[0814] 图9示出样品5-在暴露于pH之前(a)和之后(b)经两次性加入的Zr表面改性的NPS芯。
[0815] 图10示出暴露于高pH条件之前(a)和之后(b)的对照NPS芯。
[0816] 图11示出在暴露于高pH条件之前(a)和之后(b)，相比于对照在较高热温度下处理的NPS芯。
[0817] 实施例SPC-13
[0818] 将如所接收的无孔二氧化硅颗粒在空气中热处理(900℃-1300℃)10h-24h。在100℃下用10％v/v硝酸使颗粒表面再羟基化16h，然后在25mm真空下于80℃干燥。然后用下述
方法对芯表面进行改性(图15)。
方法对芯表面进行改性(图15)。
[0819] 使经热处理的NPS颗粒完全分散于甲苯(21mL/g)中。然后进行共沸汽提(111℃，1h)，以从材料去除残余的水。这些初始无水条件很重要，原因是当在后续步骤中添加水时，其确保了含水量的准确度。使反应温度保持于40℃，同时添加100％BTEEPEOS(0.821gPEOS/g芯)并允许搅拌10分钟，然后添加催化剂(0.03g-0.1g酸或碱/g芯)形式的水。将反应在40
℃下再搅拌10分钟，然后使温度升至60℃保持2h。然后使反应冷却至室温，并经由过滤分离颗粒。将颗粒随后用乙醇(10ml/g)洗涤两次，然后再分散于70/30(v/v)水/乙醇(10mL/g)
中。添加氢氧化铵(1g NH4OH/g芯)并将混合物于50℃搅拌2h。然后使反应冷却<40℃，并经由过滤分离颗粒。分离的颗粒采用以下次序洗涤(10ml/g)：2×甲醇/水(1:1v/v)，2×甲醇。
最终，在25mm真空下，将分离的经表面改性颗粒于80℃干燥16h。将以上过程重复1-60次。
℃下再搅拌10分钟，然后使温度升至60℃保持2h。然后使反应冷却至室温，并经由过滤分离颗粒。将颗粒随后用乙醇(10ml/g)洗涤两次，然后再分散于70/30(v/v)水/乙醇(10mL/g)
中。添加氢氧化铵(1g NH4OH/g芯)并将混合物于50℃搅拌2h。然后使反应冷却<40℃，并经由过滤分离颗粒。分离的颗粒采用以下次序洗涤(10ml/g)：2×甲醇/水(1:1v/v)，2×甲醇。
最终，在25mm真空下，将分离的经表面改性颗粒于80℃干燥16h。将以上过程重复1-60次。
[0820] 为了确保以上产生的杂化层的均匀度，根据如Jiang{US 6,686,035；7,223,473；7,919,177}和Wyndham{WO 2008/103423}所述的水热处理过程，使改性颗粒暴露于升高的
温度(100℃-140℃)和pH(8-9.8)。使连接如上所述的100％BTEEPEOS周围材料的过程重复
附加1-60次。根据如Jiang{US 6,686,035；7,223,473；7,919,177}和Wyndham{WO 2008/
103423}所述的水热处理过程，使表面改性的颗粒再暴露于升高的温度(100℃-140℃)和pH
(8-9.8)。
温度(100℃-140℃)和pH(8-9.8)。使连接如上所述的100％BTEEPEOS周围材料的过程重复
附加1-60次。根据如Jiang{US 6,686,035；7,223,473；7,919,177}和Wyndham{WO 2008/
103423}所述的水热处理过程，使表面改性的颗粒再暴露于升高的温度(100℃-140℃)和pH
(8-9.8)。
[0821] 然后，使表面杂化的颗粒在1M HCl(8.4mL/g)中回流20小时。然后使反应冷却至室温，并经由过滤分离颗粒。将颗粒用足量的水洗涤直至pH增至>5。然后，将半中和的颗粒用丙酮(10ml/g)洗涤三次。随后，将颗粒的尺寸设定成去除任何可能存在的附聚细小颗粒。
[0822] 图15示出在NPS芯上产生杂化表面的过程。
[0823] 实施例SPC-14
[0824] 如实施例SPC-13所述的方法进一步扩展为包括单体和聚合物无机和/或有机材料来代替100％BTEEPEOS，如专利[US2014031905、20150133294、20150136700、20130319086、
20130273404、20130112605、20130206665、2012055860、20110049056、20120141789、
20140194283、20090209722、20100076103以及9,248,383、9,145,481、9,120,083、8,778,
453、8,658,277、7,919,177、7,223,473、6,686,035]所述，并且表面改性过程可重复多至60次和/或至200nm的总周围材料厚度。
20130273404、20130112605、20130206665、2012055860、20110049056、20120141789、
20140194283、20090209722、20100076103以及9,248,383、9,145,481、9,120,083、8,778,
453、8,658,277、7,919,177、7,223,473、6,686,035]所述，并且表面改性过程可重复多至60次和/或至200nm的总周围材料厚度。
[0825] 实施例SPC-15
[0826] 然后，如下文所述对得自实施例SPC-1的对照芯颗粒的表面进行改性。
[0827] 表面多孔二氧化硅层可形成在无孔二氧化硅芯材料上，其通过 {US 3,634,558；J.Coll.Interf.Sci.,1968,26,62}的一般方法，使用Lawrence{US 20130112605、US 20130206665}，Kirkland{US 20070189944；20080277346}，Blue{J.Chromatogr.A,
2011,1218(44),7989}和Brennan{J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述的高分子电解质成
层工艺。在该过程中，利用交替添加高分子电解质和二氧化硅纳米粒子(或二氧化硅溶胶)
{Muriithi,B.W.博士论文，University of Arizona,2009,第396页}，以逐层递进的方法形成多孔层。在该过程中，使用相同尺寸纳米粒子的8-12个层。
2011,1218(44),7989}和Brennan{J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述的高分子电解质成
层工艺。在该过程中，利用交替添加高分子电解质和二氧化硅纳米粒子(或二氧化硅溶胶)
{Muriithi,B.W.博士论文，University of Arizona,2009,第396页}，以逐层递进的方法形成多孔层。在该过程中，使用相同尺寸纳米粒子的8-12个层。
[0828] 如Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}中所详述，通过在空气中热处理(540℃)20小时去除高分子电解质。为了进一步强化这些材料，将第二热处理(900℃)采用
20小时。再羟基化步骤然后使用Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}的实施例64
中所述的方法实施。
20小时。再羟基化步骤然后使用Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}的实施例64
中所述的方法实施。
[0829] 然后，使用以下过程，采用杂化物对表面多孔芯的表面进行改性：
[0830] 使表面多孔芯完全分散于甲苯(21mL/g)中。然后进行共沸汽提(111℃，1h)，以从材料去除残余的水。这些初始无水条件很重要，原因是当在后续步骤中添加水时，其确保了含水量的准确度。使反应温度保持于40℃，同时添加100％BTEEPEOS(0.821gPEOS/g颗粒)并允许搅拌10分钟，然后添加催化剂形式的水，在该情况下即为NH4OH(aq)(0.03-0.1g碱/g颗粒)。将反应在40℃下再搅拌10分钟，然后使温度升至60℃保持2h。接着使反应冷却至室温，并经由过滤分离颗粒。将颗粒随后用乙醇(10ml/g)洗涤两次，然后再分散于70/30(v/v)水/乙醇(10mL/g)中。添加氢氧化铵(1g NH4OH/g颗粒)并将混合物于50℃搅拌2h。然后，使反应冷却<40℃并经由过滤分离颗粒。分离的颗粒采用以下次序洗涤(10ml/g)：2x甲醇/水(1:
1v/v)，2x甲醇。最终，在25mm真空下，将分离的经表面改性颗粒于80℃干燥16h。将以上过程重复第二次。
1v/v)，2x甲醇。最终，在25mm真空下，将分离的经表面改性颗粒于80℃干燥16h。将以上过程重复第二次。
[0831] 为了确保以上产生的杂化层的均匀度，根据如Jiang{US 6,686,035；7,223,473；7,919,177}和Wyndham{WO 2008/103423}所述的水热处理过程，使改性颗粒暴露于升高的
温度(100℃-155℃)和pH(8-9.8)。使连接如上所述100％BTEE PEOS周围材料的过程对于
2.7μm颗粒再重复一次，且对于1.6μm颗粒再重复两次。根据如Jiang{US 6,686,035；7,223,
473；7,919,177}和Wyndham{WO 2008/103423}所述的水热处理过程，使表面改性的颗粒再
暴露于升高的温度(100℃-155℃)和pH(8-9.8)。
温度(100℃-155℃)和pH(8-9.8)。使连接如上所述100％BTEE PEOS周围材料的过程对于
2.7μm颗粒再重复一次，且对于1.6μm颗粒再重复两次。根据如Jiang{US 6,686,035；7,223,
473；7,919,177}和Wyndham{WO 2008/103423}所述的水热处理过程，使表面改性的颗粒再
暴露于升高的温度(100℃-155℃)和pH(8-9.8)。
[0832] 然后，使杂化表面改性的表面多孔颗粒在1M HCl(8.4mL/g)中回流20小时。然后使反应冷却至室温，并经由过滤分离颗粒。将颗粒用足量的水洗涤直至pH增至>5。然后，将半中和的颗粒用丙酮(10ml/g)洗涤三次。将颗粒的尺寸设定成去除任何可能已存在的附聚
物。颗粒表面然后与tC18键合。
物。颗粒表面然后与tC18键合。
[0833] 实施例SPC-16
[0834] 将如所接收的无孔二氧化硅颗粒在空气中热处理(900℃-1300℃)10h-24h。在100℃下用10％v/v硝酸使颗粒表面再羟基化16h，然后在25mm真空下于80℃干燥。然后，如下文所述对颗粒的表面进行改性。
[0835] 表面多孔二氧化硅层可形成在无孔二氧化硅芯材料上，其通过 {US 3,634,558；J.Coll.Interf.Sci.,1968,26,62}的一般方法，使用Lawrence{US 20130112605、US
20130206665}，Kirkland{US 20070189944；20080277346}，Blue{J.Chromatogr.A,2011,
1218(44),7989}和Brennan{J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述的高分子电解质成层工
艺。在该过程中，利用交替添加高分子电解质和二氧化硅纳米粒子(或二氧化硅溶胶)
{Muriithi,B.W.博士论文，University of Arizona,2009，第396页}，以逐层递进的方法形成多孔层。在该过程中，使用相同尺寸纳米粒子的8-20个层。
20130206665}，Kirkland{US 20070189944；20080277346}，Blue{J.Chromatogr.A,2011,
1218(44),7989}和Brennan{J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述的高分子电解质成层工
艺。在该过程中，利用交替添加高分子电解质和二氧化硅纳米粒子(或二氧化硅溶胶)
{Muriithi,B.W.博士论文，University of Arizona,2009，第396页}，以逐层递进的方法形成多孔层。在该过程中，使用相同尺寸纳米粒子的8-20个层。
[0836] 如Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}中所详述，通过在空气中热处理(540℃)20小时去除高分子电解质。为了进一步强化这些材料，将第二热处理(900℃)采用
20小时。再羟基化步骤然后使用Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}的实施例64
中所述的方法实施。
20小时。再羟基化步骤然后使用Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}的实施例64
中所述的方法实施。
[0837] 然后，使用以下过程，采用杂化物对表面多孔芯的表面进行改性：
[0838] 使表面多孔芯完全分散于甲苯(21mL/g)中。然后进行共沸汽提(111℃，1h)，以从材料去除残余的水。这些初始无水条件很重要，原因是当在后续步骤中添加水时，其确保了含水量的准确度。将反应温度保持于40℃，同时添加100％BTEEPEOS(0.821g PEOS/g颗粒)
并允许搅拌10分钟，然后添加酸或碱催化剂(0.03-0.1g酸或碱/g颗粒)形式的水。将反应在
40℃下再搅拌10分钟，然后使温度升至60℃保持2h。接着使反应冷却至室温，并经由过滤分离颗粒。将颗粒随后用乙醇(10ml/g)洗涤两次，然后再分散于70/30(v/v)水/乙醇(10mL/g)中。添加氢氧化铵(1g NH4OH/g颗粒)并将混合物于50℃搅拌2h。然后，使反应冷却<40℃并经由过滤分离颗粒。分离的颗粒采用以下次序洗涤(10ml/g)：2x甲醇/水(1:1v/v)，2x甲醇。
最终，在25mm真空下，将分离的经表面改性颗粒于80℃干燥16h。使以上过程重复多至60次和/或至200nm的总周围材料厚度。
并允许搅拌10分钟，然后添加酸或碱催化剂(0.03-0.1g酸或碱/g颗粒)形式的水。将反应在
40℃下再搅拌10分钟，然后使温度升至60℃保持2h。接着使反应冷却至室温，并经由过滤分离颗粒。将颗粒随后用乙醇(10ml/g)洗涤两次，然后再分散于70/30(v/v)水/乙醇(10mL/g)中。添加氢氧化铵(1g NH4OH/g颗粒)并将混合物于50℃搅拌2h。然后，使反应冷却<40℃并经由过滤分离颗粒。分离的颗粒采用以下次序洗涤(10ml/g)：2x甲醇/水(1:1v/v)，2x甲醇。
最终，在25mm真空下，将分离的经表面改性颗粒于80℃干燥16h。使以上过程重复多至60次和/或至200nm的总周围材料厚度。
[0839] 为了确保以上产生的杂化层的均匀度，根据如Jiang{US 6,686,035；7,223,473；7,919,177}和Wyndham{WO 2008/103423}所述的水热处理过程，使改性颗粒暴露于升高的
温度(100℃-155℃)和pH(8-9.8)。使连接如上所述100％BTEEPEOS周围材料的过程重复附
加1-60次。根据如Jiang{US 6,686,035；7,223,473；7,919,177}和Wyndham{WO 2008/
103423}所述的水热处理过程，使表面改性的颗粒再暴露于升高的温度(100℃-155℃)和pH
(8-9.8)。
温度(100℃-155℃)和pH(8-9.8)。使连接如上所述100％BTEEPEOS周围材料的过程重复附
加1-60次。根据如Jiang{US 6,686,035；7,223,473；7,919,177}和Wyndham{WO 2008/
103423}所述的水热处理过程，使表面改性的颗粒再暴露于升高的温度(100℃-155℃)和pH
(8-9.8)。
[0840] 然后，使杂化表面改性的表面多孔芯在1M HCl(8.4mL/g)中回流20小时。然后使反应冷却至室温，并经由过滤分离颗粒。将颗粒用足量的水洗涤直至pH增至>5。然后，将半中和的颗粒用丙酮(10ml/g)洗涤三次。随后，将颗粒的尺寸设定成去除任何可能存在的附聚
物。
物。
[0841] 实施例SPC-17
[0842] 如实施例SPC-16中所述的过程进一步扩展为：代替或除100％BTEE PEOS之外，包括单体和聚合物无机和/或有机材料，如专利[US 2014031905、20150133294、20150136700、
20130319086、20130273404、20130112605、20130206665、2012055860、20110049056、
20120141789、20140194283、20090209722、20100076103以及9,248,383、9,145,481、9,120,
083、8,778,453、8,658,277、7,919,177、7,223,473、6,686,035]所述。
20130319086、20130273404、20130112605、20130206665、2012055860、20110049056、
20120141789、20140194283、20090209722、20100076103以及9,248,383、9,145,481、9,120,
083、8,778,453、8,658,277、7,919,177、7,223,473、6,686,035]所述。
[0843] 实施例SPC-18
[0844] 将得自实施例SPC-15的经表面改性的表面多孔芯填充到HPLC柱(2.1×50mm)中并在高pH条件(10mM碳酸氢铵，pH 10.5，60℃)下使用如“样品测试1”所述的流动相梯度来测试稳定性。图12A和12B示出填充有使用如实施例SPC-15所述的方法产生的1.6μm和2.7μm颗粒的柱以及用于比较的竞争柱的稳定性数据。如图所示，相比于竞争柱，实施例SPC-15中的方法所产生的颗粒在测试条件下显著更稳定。虽然与2.7μm颗粒相比，周围材料的覆盖率由于重复过程步骤而对于1.6μm颗粒尺寸稍微较大，但仍然在示为前延峰(图12B c)和压力峰(图12B，d)的两种峰形中观察到颗粒尺寸对高pH稳定性的影响急剧提高。
[0845] 图12A和图12B示出高pH稳定性结果，如由4-sigma初始效率的百分比变化(a)，半高效率的百分比变化(b)，拖尾因子(c)，压力百分比变化(d)所示，详细测试条件在“样品测试1”中有所描述。
[0846] 实施例SPC-19
[0847] 尽管不受理论所限，不平的芯使围绕芯的表面积增大；这允许初始杂化层建立于其上的更多表面。更显著地，其改变芯的曲率。
[0848] 未改性芯呈高度球形并具有极低表面积。当施加多孔层时，在芯表面与多孔层之间产生新的界面。如由BIB-SEM或FIB-SEM所成像，该界面的局部区域(例如该芯/多孔层界
面的10nm-100nm区域)指示出可能均一或不均一跨越单一颗粒的其余芯/多孔-层界面的三
种可能的状态。这种所观察的均匀度或非均匀度也可在BIB-SEM或FTB-SEM分析中观察为遍
及多个颗粒的均匀或异质。期望一个颗粒之内和多个颗粒的这种界面处具有均匀形态。该
界面处形态较差的缺点可同时导致机械和化学不稳定性。
面的10nm-100nm区域)指示出可能均一或不均一跨越单一颗粒的其余芯/多孔-层界面的三
种可能的状态。这种所观察的均匀度或非均匀度也可在BIB-SEM或FTB-SEM分析中观察为遍
及多个颗粒的均匀或异质。期望一个颗粒之内和多个颗粒的这种界面处具有均匀形态。该
界面处形态较差的缺点可同时导致机械和化学不稳定性。
[0849] 如由BIB-SEM或FIB-SEM分析所测，该芯/多孔-层界面的三种状态包括：(状态1)多孔层(如观察为纳米粒子)与颗粒芯直接接触(图13，a)；(状态2)多孔层(如观察为半球形纳米粒子界面)与颗粒芯的熔凝、聚结、或烧结外观(图13，b)；或(状态3)多孔层(如观察为间隙)与颗粒芯无接触点(图13，c)。
[0850] 当杂化周围材料施加于这些不同的芯/多孔-层界面时，预期不同的结果。对于状态3的区域，芯和多孔层具有独立的表面。该区域的考虑因素为机械不稳定性、芯/多孔-层界面的潜在失效或层离、或化学不稳定性。多孔层在任意两个纳米粒子之间具有类似的曲
率态，并且该曲率显著高于未改性芯的曲率。对于状态1的区域，如果在芯与多孔-层之间存在较强附连，则这是非结论性的。因此，存在机械不稳定性、芯/多孔-层界面的潜在失效或层离、或化学不稳定性的问题。在芯与多孔层之间存在表面曲率不同的附加问题。多孔层在任意两个纳米粒子之间具有类似的曲率态，并且该曲率显著高于未改性芯的曲率。位于芯/多孔-层界面的纳米粒子产生独特的表面曲率，其高于多孔层中任意两个纳米粒子之间的
曲率经历。
率态，并且该曲率显著高于未改性芯的曲率。对于状态1的区域，如果在芯与多孔-层之间存在较强附连，则这是非结论性的。因此，存在机械不稳定性、芯/多孔-层界面的潜在失效或层离、或化学不稳定性的问题。在芯与多孔层之间存在表面曲率不同的附加问题。多孔层在任意两个纳米粒子之间具有类似的曲率态，并且该曲率显著高于未改性芯的曲率。位于芯/多孔-层界面的纳米粒子产生独特的表面曲率，其高于多孔层中任意两个纳米粒子之间的
曲率经历。
[0851] 状态2是优选的。可获得状态2的途径为：
[0852] (1)在如Lawrence{US 20130112605、US 20130206665}，Kirkland{US 20070189944；20080277346}，Blue{J.Chromatogr.A,2011,1218(44),7989}和Brennan
{J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述的高分子电解质/纳米粒子成层过程期间，利用与后
续层相同的溶胶尺寸附连初始溶胶(纳米粒子)层，以确保多孔层与芯的粘附性改善。这可
与后续水热处理和/或热处理(560-1200℃)结合进行；
{J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述的高分子电解质/纳米粒子成层过程期间，利用与后
续层相同的溶胶尺寸附连初始溶胶(纳米粒子)层，以确保多孔层与芯的粘附性改善。这可
与后续水热处理和/或热处理(560-1200℃)结合进行；
[0853] (2)使用如(1)中所述的过程，对于初始多孔层，附连较大的溶胶(纳米粒子)层，随后对于后续层，附连相同或较小的溶胶。希望对于该初始层考虑较大的溶胶，因为其将进一步降低状态2的表面曲率；
[0854] (3)在初始溶胶层如(1)和(2)所述附连之后和/或在最终高分子电解质/纳米粒子成层过程完成之后，如所述的那样增大水热处理温度、pH、或这两者，增大热处理温度，或改变水热处理和热处理温度两者。
[0855] 图13示出(a)状态1-多孔层与颗粒芯直接接触；(b)状态2-多孔层与颗粒芯的熔凝、聚结、或烧结外观；(c)状态3-多孔层与颗粒芯不接触。
[0856] 下文描述了用与初始层相同尺寸的溶胶制备表面多孔芯与强烈的水热处理相结合的实施例。
[0857] 将如所接收的无孔二氧化硅颗粒在空气中热处理(900℃)10h。在100℃下用10％v/v硝酸使颗粒的表面再羟基化16h，然后在25mm真空下于80℃干燥。然后，如下文所述对颗粒的表面进行改性。
[0858] 使表面多孔二氧化硅层形成在无孔二氧化硅芯材料上，其通过 {US 3,634,558；J.Coll.Interf.Sci.,1968,26,62}的一般方法，使用Lawrence{US 20130112605、US
20130206665}，Kirkland{US 20070189944；20080277346}，Blue{J.Chromatogr.A,2011,
1218(44),7989}和Brennan{J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述的高分子电解质成层工
艺制备。在该过程中，利用交替添加高分子电解质和二氧化硅纳米粒子(或二氧化硅溶胶)
{Muriithi,B.W.博士论文，University of Arizona,2009，第396页}，以逐层递进的方法形成多孔层。使用6nm溶胶形成初始2层，以建立不平的表面。
20130206665}，Kirkland{US 20070189944；20080277346}，Blue{J.Chromatogr.A,2011,
1218(44),7989}和Brennan{J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述的高分子电解质成层工
艺制备。在该过程中，利用交替添加高分子电解质和二氧化硅纳米粒子(或二氧化硅溶胶)
{Muriithi,B.W.博士论文，University of Arizona,2009，第396页}，以逐层递进的方法形成多孔层。使用6nm溶胶形成初始2层，以建立不平的表面。
[0859] 如Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}中所详述，通过在空气中于560℃热处理(10小时-20小时)去除高分子电解质。然后，根据如Jiang{US 6,686,035；7,223,
473；7,919,177}所述的水热处理过程，使不平颗粒暴露于升高的温度(100℃)和pH(8)。使用相同尺寸的溶胶(6nm)继续进行如上所述的逐层递进方法，直至共8层沉积到芯的表面
上。利用如上所述的相同热处理来去除高分子电解质，然后在900℃下第二热处理10小时-
20小时。使用Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}的实施例64中所述的方法实施
再羟基化步骤。
473；7,919,177}所述的水热处理过程，使不平颗粒暴露于升高的温度(100℃)和pH(8)。使用相同尺寸的溶胶(6nm)继续进行如上所述的逐层递进方法，直至共8层沉积到芯的表面
上。利用如上所述的相同热处理来去除高分子电解质，然后在900℃下第二热处理10小时-
20小时。使用Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}的实施例64中所述的方法实施
再羟基化步骤。
[0860] 然后，使用实施例SPC-15、SPC-16或SPC-17中采用的表面改性过程，采用杂化层对表面多孔芯的表面进行改性。
[0861] 实施例SPC-20
[0862] 根据实施例SPC-19的原理，下文描述了用与初始层不同尺寸的溶胶制备表面多孔芯与强烈的水热处理相结合的实施例。
[0863] 将如所接收的无孔二氧化硅颗粒在空气中热处理(900℃)10h。在100℃下用10％v/v硝酸使颗粒的表面再羟基化16h，然后在25mm真空下于80℃干燥。然后，如下文所述对颗粒的表面进行改性。
[0864] 使表面多孔二氧化硅层形成在无孔二氧化硅芯材料上，其通过 {US 3,634,558；J.Coll.Interf.Sci.,1968,26,62}的一般方法，使用Lawrence{US 20130112605、US
20130206665}，Kirkland{US 20070189944；20080277346}，Blue{J.Chromatogr.A,2011,
1218(44),7989}和Brennan[J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述的高分子电解质成层工
艺制备。在该过程中，利用交替添加高分子电解质和二氧化硅纳米粒子(或二氧化硅溶胶)
{Muriithi,B.W.博士论文，University of Arizona,2009，第396页}，以逐层递进的方法形成多孔层。使用12nm溶胶形成初始2层，以建立不平的表面。
20130206665}，Kirkland{US 20070189944；20080277346}，Blue{J.Chromatogr.A,2011,
1218(44),7989}和Brennan[J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述的高分子电解质成层工
艺制备。在该过程中，利用交替添加高分子电解质和二氧化硅纳米粒子(或二氧化硅溶胶)
{Muriithi,B.W.博士论文，University of Arizona,2009，第396页}，以逐层递进的方法形成多孔层。使用12nm溶胶形成初始2层，以建立不平的表面。
[0865] 如Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}中所详述，通过在空气中于560℃热处理(10小时-20小时)去除高分子电解质。然后，根据如Jiang{US 6,686,035；7,223,
473；7,919,177}所述的水热处理过程，使不平颗粒暴露于升高的温度(100℃)和pH(8)。使用如相比于初始层不同尺寸的溶胶(6nm)继续进行如上所述的逐层递进方法，直至共8层沉
积到芯的表面上。利用如上所述的相同热处理来去除高分子电解质，然后在900℃下第二热处理10小时-20小时。使用Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}的实施例64中所述
的方法实施再羟基化步骤。
473；7,919,177}所述的水热处理过程，使不平颗粒暴露于升高的温度(100℃)和pH(8)。使用如相比于初始层不同尺寸的溶胶(6nm)继续进行如上所述的逐层递进方法，直至共8层沉
积到芯的表面上。利用如上所述的相同热处理来去除高分子电解质，然后在900℃下第二热处理10小时-20小时。使用Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}的实施例64中所述
的方法实施再羟基化步骤。
[0866] 然后，使用实施例SPC-15、SPC-16或SPC-17中采用的表面改性过程，采用杂化层对表面多孔芯的表面进行改性。
[0867] 实施例SPC-21
[0868] 如实施例SPC-19或SPC-20所述的过程进一步扩展为对于1nm-100nm范围内的不同层，包括相同和/或不同的溶胶尺寸，以建立1-40层范围内的初始溶胶层和1-40层的总溶胶层。
[0869] 实施例SPC-22
[0870] 根据实施例SPC-19的原理，使用较高温度的热处理制备表面多孔芯的实施例如下：
[0871] 将如所接收的无孔二氧化硅颗粒在空气中热处理(900℃)10h。在100℃下用10％v/v硝酸使颗粒表面再羟基化16h，然后在25mm真空下于80℃干燥。然后，如下文所述对颗粒的表面进行改性。
[0872] 表面多孔二氧化硅层可形成在无孔二氧化硅芯材料上，其通过 {US 3,634,558；J.Coll.Interf.Sci.,1968,26,62}的一般方法，使用Lawrence{US 20130112605、US
20130206665}，Kirkland{US 20070189944；20080277346}，Blue{J.Chromatogr.A,2011,
1218(44),7989}和Brennan{J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述的高分子电解质成层工
艺。在该过程中，利用交替添加高分子电解质和二氧化硅纳米粒子(或二氧化硅溶胶)
{Muriithi,B.W.博士论文，University of Arizona,2009，第396页}，以逐层递进的方法形成多孔层。在该过程中，使用相同尺寸纳米粒子的8个层。
20130206665}，Kirkland{US 20070189944；20080277346}，Blue{J.Chromatogr.A,2011,
1218(44),7989}和Brennan{J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述的高分子电解质成层工
艺。在该过程中，利用交替添加高分子电解质和二氧化硅纳米粒子(或二氧化硅溶胶)
{Muriithi,B.W.博士论文，University of Arizona,2009，第396页}，以逐层递进的方法形成多孔层。在该过程中，使用相同尺寸纳米粒子的8个层。
[0873] 如Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}中所详述，通过在空气中热处理(540℃)20小时去除高分子电解质。为了进一步强化这些材料，将第二热处理(1000℃vs.前述实施例中900℃)采用2.5小时。再羟基化步骤然后使用Lawrence{US 20130112605,US
20130206665}的实施例64中所述的方法实施。
20130206665}的实施例64中所述的方法实施。
[0874] 然后，使用以下过程，采用杂化物对表面多孔芯的表面进行改性：
[0875] 使表面多孔芯完全分散于甲苯(13mL/g)中。然后进行共沸汽提(111℃，1h)，以从材料去除残余的水。这些初始无水条件很重要，原因是当在后续步骤中添加水时，其确保了含水量的准确度。使反应温度降至<40℃，同时添加100％BTEE PEOS(0.821g PEOS/g颗粒)
并允许搅拌10分钟，然后添加0.04g水/g颗粒。将反应在<40℃下再搅拌10分钟，然后使温度增至80℃保持1h。接着，将反应加热至110℃，并且以半小时的间隔实施两次附加的共沸汽提以去除过量水，并记录所去除水的体积。将反应在110℃下保持20h。在保持20h之后，使反应冷却至室温并经由过滤分离颗粒。将颗粒随后用乙醇(10ml/g)洗涤两次，然后再分散于
70/30(v/v)水/乙醇(10mL/g)中。添加氢氧化铵(1gNH4OH/g颗粒)并将混合物于50℃搅拌
4h。然后，使反应冷却<40℃并经由过滤分离颗粒。分离的颗粒采用以下次序洗涤(10ml/g)：
2x甲醇/水(1:1v/v)，2x甲醇。最终，在25mm真空下，将分离的经表面改性颗粒于70℃干燥
16h。将以上过程重复第二次。
并允许搅拌10分钟，然后添加0.04g水/g颗粒。将反应在<40℃下再搅拌10分钟，然后使温度增至80℃保持1h。接着，将反应加热至110℃，并且以半小时的间隔实施两次附加的共沸汽提以去除过量水，并记录所去除水的体积。将反应在110℃下保持20h。在保持20h之后，使反应冷却至室温并经由过滤分离颗粒。将颗粒随后用乙醇(10ml/g)洗涤两次，然后再分散于
70/30(v/v)水/乙醇(10mL/g)中。添加氢氧化铵(1gNH4OH/g颗粒)并将混合物于50℃搅拌
4h。然后，使反应冷却<40℃并经由过滤分离颗粒。分离的颗粒采用以下次序洗涤(10ml/g)：
2x甲醇/水(1:1v/v)，2x甲醇。最终，在25mm真空下，将分离的经表面改性颗粒于70℃干燥
16h。将以上过程重复第二次。
[0876] 为了确保以上产生的杂化层的均匀度，根据如Jiang{US 6,686,035；7,223,473；7,919,177}和Wyndham{WO 2008/103423}所述的水热处理过程，使改性的颗粒暴露于升高
的温度(115℃)和pH(8)。
的温度(115℃)和pH(8)。
[0877] 实施例SPC-23
[0878] 实施例22扩展为在包括900℃-1300℃范围内对表面多孔芯进行热温度处理，这些颗粒可然后遵循实施例SPC-15、SPC-16或SPC-17所述的一般过程。
[0879] 实施例SPC-24
[0880] 将原样或表面改性的无孔二氧化硅颗粒(如实施例SPC-2-实施例SPC-9所述的那些)在空气中热处理(750℃-1300℃)10h-24h。使用10％v/v硝酸将颗粒表面于100℃再羟基
化16h，然后在25mm真空下于80℃干燥。然后，如下文所述对颗粒的表面进行改性。
化16h，然后在25mm真空下于80℃干燥。然后，如下文所述对颗粒的表面进行改性。
[0881] 使表面多孔二氧化硅层形成在无孔二氧化硅芯材料上，其通过 {US 3,634,558；J.Coll.Interf.Sci.,1968,26,62}的一般方法，使用Lawrence{US 20130112605、US
20130206665}，Kirkland{US 20070189944；20080277346}，Blue{J.Chromatogr.A,2011,
1218(44),7989}和Brennan{J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述的高分子电解质成层工
艺制备。在该过程中，利用交替添加高分子电解质和二氧化硅纳米粒子(或二氧化硅溶胶)
{Muriithi,B.W.博士论文，University of Arizona,2009，第396页}，以逐层递进的方法形成多孔层。在该过程中，使用如实施例SPC-15、SPC-19、SPC-20或SPC-21所述的过程，使用相同尺寸或不同尺寸纳米粒子的1-40个层。
20130206665}，Kirkland{US 20070189944；20080277346}，Blue{J.Chromatogr.A,2011,
1218(44),7989}和Brennan{J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述的高分子电解质成层工
艺制备。在该过程中，利用交替添加高分子电解质和二氧化硅纳米粒子(或二氧化硅溶胶)
{Muriithi,B.W.博士论文，University of Arizona,2009，第396页}，以逐层递进的方法形成多孔层。在该过程中，使用如实施例SPC-15、SPC-19、SPC-20或SPC-21所述的过程，使用相同尺寸或不同尺寸纳米粒子的1-40个层。
[0882] 如Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}中所详述，通过在大于500℃-600℃的温度下于空气中热处理(10小时-20小时)来去除高分子电解质。为了进一步强化这些
材料，采用825℃-1000℃下的第二热处理10小时-20小时。使用Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}的实施例64所述的方法进行再羟基化步骤。
材料，采用825℃-1000℃下的第二热处理10小时-20小时。使用Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}的实施例64所述的方法进行再羟基化步骤。
[0883] 然后，使用如实施例SPC-15或实施例SPC-16所述的表面改性过程，采用周围材料对表面多孔芯的表面进行改性。
[0884] 实施例SPC-25
[0885] 将原样或表面改性的无孔二氧化硅颗粒(如实施例SPC-2-实施例SPC-9所述的那些)在空气中热处理(750℃-1200℃)10h-24h。使用10％v/v硝酸将颗粒表面于100℃再羟基
化16h，然后在25mm真空下于80℃干燥。
化16h，然后在25mm真空下于80℃干燥。
[0886] 在该过程中，表面多孔二氧化硅层形成在无孔芯材料上，其使用Lawrence{US 20130112605、US 20130206665}，Kirkland{US 20070189944；20080277346}，Blue
{J.Chromatogr.A,2011,1218(44),7989}和Brennan{J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述
的高分子电解质成层工艺。利用交替添加高分子电解质和相同尺寸或不同尺寸二氧化硅纳
米粒子(或二氧化硅溶胶){Muriithi,B.W.博士论文，University of Arizona,2009，第396页}，以逐层递进的方法形成多孔层。在该实施例中，在产生最终表面多孔芯之前，使成层过程停止一次或多次。在该保持期间，使用类似于但不限于实施例SPC-2的方法将周围材料附连于中间颗粒的表面，以产生包围芯和溶胶层的不可渗透层。一旦周围材料附连，就使成层过程继续直至实现期望厚度的多孔层(1-60个层)(图14)。
{J.Chromatogr.A,2011,1218(44),7989}和Brennan{J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述
的高分子电解质成层工艺。利用交替添加高分子电解质和相同尺寸或不同尺寸二氧化硅纳
米粒子(或二氧化硅溶胶){Muriithi,B.W.博士论文，University of Arizona,2009，第396页}，以逐层递进的方法形成多孔层。在该实施例中，在产生最终表面多孔芯之前，使成层过程停止一次或多次。在该保持期间，使用类似于但不限于实施例SPC-2的方法将周围材料附连于中间颗粒的表面，以产生包围芯和溶胶层的不可渗透层。一旦周围材料附连，就使成层过程继续直至实现期望厚度的多孔层(1-60个层)(图14)。
[0887] 如Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}中所详述，通过在大于500℃-600℃的温度下于空气中热处理(10小时-20小时)来去除高分子电解质。为了进一步强化这些
材料，采用825℃-1000℃下的第二热处理10小时-20小时。使用Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}的实施例64中所述的方法实施再羟基化步骤。
材料，采用825℃-1000℃下的第二热处理10小时-20小时。使用Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}的实施例64中所述的方法实施再羟基化步骤。
[0888] 然后，可使用如实施例SPC-15、SPC-16或SPC-17所述的表面改性过程对表面多孔芯进一步改性。
[0889] 图14示出描述实施例SPC-25中所述途径的示意图。
[0890] 实施例SPC-26
[0891] 作为用于降低表面改性后的微孔性和/或获得pH稳定周围材料的均一覆盖度的水热处理的可选方法，可使用在任意点结合或不结合如实施例SPC-16或实施例SPC-17所详述
的表面改性方法的以下方法：
的表面改性方法的以下方法：
[0892] 将两克HPLC级二氧化硅吸附剂在160℃下于空气摩擦烘箱(air friction oven)中干燥2小时，然后在干燥氮气下冷却。将简单的瓶到瓶蒸气转移所需的真空玻璃器具部件以相同的方式干燥，趁热装配并在干燥氮气下冷却。将整个真空玻璃器具组件(瓶A中含有
干燥二氧化硅且瓶B是空的)抽空至0.05mm Hg。将瓶A分离出并在静态0.05mm Hg真空下保
持。瓶B与干燥氮气连通，灌输4.2克2,2,5,5-四甲基-2,5-二硅基-1-杂氧环戊烷
(tetramethyldisilafuran)，并再抽空至0.1mm Hg。瓶A和瓶B从真空泵送系统独立地分离。
使2,2,5,5-四甲基-2,5-二硅基-1-杂氧环戊烷蒸汽引入瓶A中，然后允许瓶A与瓶B平衡。在平衡2.5小时之后，瓶中的压力为8mm Hg。分离瓶A并在减压和室温下保持5天。然后使瓶A与干燥氮气连通，并在干燥氮气下于油浴中加热至80℃。将经2,2,5,5-四甲基-2,5-二硅基-
1-杂氧环戊烷蒸汽处理的二氧化硅转移至压滤器，用等分试样的甲苯和等分试样的丙酮洗
涤两次，并在80℃下真空干燥过夜。将部分未处理的二氧化硅和经2,2,5,5-四甲基-2,5-二硅基-1-杂氧环戊烷蒸汽处理的二氧化硅通过％C、氮气吸附和He pyncnometry进行分析。
列表分析结果(表SPC-3)与2,2,5,5-四甲基-2,5-二硅基-1-杂氧环戊烷蒸汽在基础二氧化
硅微孔中的缩合和反应一致。
干燥二氧化硅且瓶B是空的)抽空至0.05mm Hg。将瓶A分离出并在静态0.05mm Hg真空下保
持。瓶B与干燥氮气连通，灌输4.2克2,2,5,5-四甲基-2,5-二硅基-1-杂氧环戊烷
(tetramethyldisilafuran)，并再抽空至0.1mm Hg。瓶A和瓶B从真空泵送系统独立地分离。
使2,2,5,5-四甲基-2,5-二硅基-1-杂氧环戊烷蒸汽引入瓶A中，然后允许瓶A与瓶B平衡。在平衡2.5小时之后，瓶中的压力为8mm Hg。分离瓶A并在减压和室温下保持5天。然后使瓶A与干燥氮气连通，并在干燥氮气下于油浴中加热至80℃。将经2,2,5,5-四甲基-2,5-二硅基-
1-杂氧环戊烷蒸汽处理的二氧化硅转移至压滤器，用等分试样的甲苯和等分试样的丙酮洗
涤两次，并在80℃下真空干燥过夜。将部分未处理的二氧化硅和经2,2,5,5-四甲基-2,5-二硅基-1-杂氧环戊烷蒸汽处理的二氧化硅通过％C、氮气吸附和He pyncnometry进行分析。
列表分析结果(表SPC-3)与2,2,5,5-四甲基-2,5-二硅基-1-杂氧环戊烷蒸汽在基础二氧化
硅微孔中的缩合和反应一致。
[0893] 表SPC-3
[0894]
[0895] 实施例SPC-27
[0896] 可使用如以下过程所制备的表面多孔芯，在结合或不结合如实施例SPC-16或SPC-17所详述的表面改性方法情况下，遵循实施例SPC-25所述的方法。此处，如实施例SPC-26所述的一般过程扩展为代替或除了2,2,5,5-四甲基-2,5-二硅基-1-杂氧环戊烷诸如l,l,3,
3,5,5-六乙氧基-l,3,5-三硅环己烷之外，包括单体和聚合物无机和/或有机材料，和/或如专利[US 2014031905、20150133294、20150136700、20130319086、20130273404、
20130112605、20130206665、2012055860、20110049056、20120141789、20140194283、
20090209722、20100076103以及9,248,383、9,145,481、9,120,083、8,778,453、8,658,277、
7,919,177、7,223,473、6,686,035]中所述。该过程可重复1-60次。
3,5,5-六乙氧基-l,3,5-三硅环己烷之外，包括单体和聚合物无机和/或有机材料，和/或如专利[US 2014031905、20150133294、20150136700、20130319086、20130273404、
20130112605、20130206665、2012055860、20110049056、20120141789、20140194283、
20090209722、20100076103以及9,248,383、9,145,481、9,120,083、8,778,453、8,658,277、
7,919,177、7,223,473、6,686,035]中所述。该过程可重复1-60次。
[0897] 表面多孔二氧化硅层可形成在无孔二氧化硅芯材料上，其通过 {US 3,634,558；J.Coll.Interf.Sci.,1968,26,62}的一般方法，使用Lawrence{US 20130112605、US
20130206665}，Kirkland{US 20070189944；20080277346}，Blue[J.Chromatogr.A,2011,
1218(44),7989}和Brennan{J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述的高分子电解质成层工
艺。在该过程中，利用得自实施例SPC-1的受控芯和交替添加的高分子电解质和二氧化硅纳米粒子(或二氧化硅溶胶){Muriithi,B.W.博士论文，University of Arizona,2009，第396页}，以逐层递进的方法形成多孔层。在该过程中，使用相同尺寸纳米粒子的8-12个层。
20130206665}，Kirkland{US 20070189944；20080277346}，Blue[J.Chromatogr.A,2011,
1218(44),7989}和Brennan{J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述的高分子电解质成层工
艺。在该过程中，利用得自实施例SPC-1的受控芯和交替添加的高分子电解质和二氧化硅纳米粒子(或二氧化硅溶胶){Muriithi,B.W.博士论文，University of Arizona,2009，第396页}，以逐层递进的方法形成多孔层。在该过程中，使用相同尺寸纳米粒子的8-12个层。
[0898] 如Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}中所详述，通过在空气中热处理(540℃)20小时去除高分子电解质。为了进一步强化这些材料，将第二热处理(900℃)采用
20小时。再羟基化步骤然后使用Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}的实施例64
中所述的方法实施。
20小时。再羟基化步骤然后使用Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}的实施例64
中所述的方法实施。
[0899] 实施例SPC-28
[0900] 如下文所述对得自实施例SPC-1的对照芯颗粒的表面进行改性。
[0901] 表面多孔二氧化硅层可形成在无孔二氧化硅芯材料上，其通过 {US 3,634,558；J.Coll.Interf.Sci.,1968,26,62}的一般方法，使用Lawrence{US 20130112605、US
20130206665}，Kirkland{US 20070189944；20080277346}，Blue{J.Chromatogr.A,2011,
1218(44),7989}和Brennan{J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述的高分子电解质成层工
艺。在该过程中，利用交替添加高分子电解质和二氧化硅纳米粒子(或二氧化硅溶胶)
{Muriithi,B.W.博士论文,UniversityofArizona,2009,第396页}，以逐层递进的方法形成
多孔层。在该过程中，使用相同尺寸纳米粒子的12个层。
20130206665}，Kirkland{US 20070189944；20080277346}，Blue{J.Chromatogr.A,2011,
1218(44),7989}和Brennan{J.Mater.Chem.,2012,22,13197}所述的高分子电解质成层工
艺。在该过程中，利用交替添加高分子电解质和二氧化硅纳米粒子(或二氧化硅溶胶)
{Muriithi,B.W.博士论文,UniversityofArizona,2009,第396页}，以逐层递进的方法形成
多孔层。在该过程中，使用相同尺寸纳米粒子的12个层。
[0902] 如Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}中所详述，通过在空气中热处理(540℃)20小时去除高分子电解质。为了进一步强化这些材料，将第二热处理(900℃)采用
20小时。再羟基化步骤然后使用Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}的实施例64
中所述的方法实施。
20小时。再羟基化步骤然后使用Lawrence{US 20130112605,US 20130206665}的实施例64
中所述的方法实施。
[0903] 出于如实施例SPC-26中所述的相同原理，可使用在任意点结合或不结合如实施例SPC-16或实施例SPC-17所详述的表面改性方法的以下方法：
[0904] 将2,2,5,5-四甲基-2,5-二硅基-1-杂氧环戊烷与表面多孔芯(7.7g/g颗粒)在圆底烧瓶中充分混合。对浆液抽真空(25mmHg)三次，同时搅拌。排空烧瓶，在氮气气氛下缓慢加热至80℃，然后在该温度保持2.7h。在冷却<40℃后，将材料用甲苯洗涤两次，然后用丙酮(5mL/g)洗涤两次。将材料在25mm真空下于80℃干燥过夜。
[0905] 实施例SPC-29
[0906] 在初始热处理和再羟基化之后，如实施例SPC-28所述的方法进一步扩展为包括单体和聚合物无机和/或有机材料来代替2,2,5,5-四甲基-2,5-二硅基-1-杂氧环戊烷，诸如
l,l,3,3,5,5-六乙氧基-l,3,5-三硅环己烷，和/或如专利[US 2014031905,20150133294、
20150136700、20130319086、20130273404、20130112605、20130206665、2012055860、
20110049056、20120141789、20140194283、20090209722、20100076103、以及9,248,383、9,
145,481、9,120,083、8,778,453、8,658,277、7,919,177、7,223,473、6,686,035]中所述。该过程可重复1-60次。
l,l,3,3,5,5-六乙氧基-l,3,5-三硅环己烷，和/或如专利[US 2014031905,20150133294、
20150136700、20130319086、20130273404、20130112605、20130206665、2012055860、
20110049056、20120141789、20140194283、20090209722、20100076103、以及9,248,383、9,
145,481、9,120,083、8,778,453、8,658,277、7,919,177、7,223,473、6,686,035]中所述。该过程可重复1-60次。
[0907] 实施例SPC-30
[0908] 将如所接收的无孔二氧化硅颗粒在空气中热处理(900℃)10h。在100℃下用10％v/v硝酸使颗粒的表面再羟基化16h，然后在25mm真空下于80℃干燥。
[0909] 将丁醇锆(80重量％溶于1-丁醇中)溶液添加(1g/g颗粒)至1:0.012重量/重量的丁醇:硬脂酸的预混溶液(6.5g/g颗粒)中。然后将溶液在200rpm下搅拌1h。向独立的烧杯
中，将水(1.8g)和丁醇(70.4g)添加至13g以上NPS二氧化硅颗粒。颗粒经由超声处理充分分散。然后，将浆液添加至丁醇/硬脂酸/锆混合物中并以150rpm搅拌21min。接着，用丙酮
(350g)猝灭混合物并允许沉淀。滗出上清液，并对淬灭过程进行重复。
中，将水(1.8g)和丁醇(70.4g)添加至13g以上NPS二氧化硅颗粒。颗粒经由超声处理充分分散。然后，将浆液添加至丁醇/硬脂酸/锆混合物中并以150rpm搅拌21min。接着，用丙酮
(350g)猝灭混合物并允许沉淀。滗出上清液，并对淬灭过程进行重复。
[0910] 在第二滗析之后，使材料空气干燥(16h)，然后在空气中于120℃热处理3h，450℃热处理3h，随后750℃热处理5h。颗粒的尺寸然后被设定成从附聚物分离出单重态颗粒。所得的周围材料通过FE-SEM平均化为45nm厚度，指示出周围材料较厚的覆盖。
[0911] 实施例SPC-31
[0912] 实施例SPC-30的过程进一步扩展为包括氧化铝、二氧化钛、氧化铈或它们的混合物。
[0913] 通过引用并入
[0914] 所有专利、公开的专利申请和本文引用的其它文献的全部内容据此全文明确地以引用方式并入本文。
[0915] 等同物
[0916] 本领域技术人员应认识到或者能够采用不超过常规实验来确定在本文所述的具体方法的多种等同物。此类等同物被认为在本发明的范围内并为下面的权利要求所覆盖。
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