混合模式色谱(MMC)是一种在分离过程中固定相通过两种(或以上)作用力控制色谱溶质保留和分离的色谱分离方法,具有分离选择性好、分辨率高、样品载荷量大等优点,特别适合复杂样品的分离分析。MMC的核心和基础是固定相能够提供多种作用力,其实现途径是在MMC固定相制备过程中将具有不同性质和作用的功能基团固载于固定相表面,而常见的固定相制备方法对所制备的MMC固定相表面不同类型功能基团的密度和比例难以调控,导致MMC固定相表面结构无法通过制备过程进行有效调节,从而影响其色谱分离性能。针对此问题,本文采用双硅烷化试剂混合法,选择不同功能基团的硅烷化试剂为配体,通过对MMC固定相制备路线的优化设计,制备了4种不同类型的RP/IEX型MMC固定相。通过调节硅烷化试剂的投料比,实现了对MMC固定相表面结构及色谱性能的有效调控,提高了MMC固定相的选择性和分离效果,并成功应用于实际样品分离分析,同时利用计量置换理论对其混合模式保留机理进行验证。本研究内容主要包括:1.反相/弱阴离子交换MMC固定相的制备及应用:以硅胶为基质,采用双硅烷化试剂混合法,将十八烷基三甲氧基硅烷(ODS)和γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(EPS)两种硅烷化配体共同键合到硅胶表面,再利用二乙胺和EPS的环氧基加成反应,引入叔胺基,制备了一种RP/WAX型MMC固定相OTAS。通过在反相模式和离子交换模式下,利用酸性、中性和碱性等有机物为探针,对该MMC固定相的色谱分离性能进行了表征,表明该固定相在色谱分离过程中可同时提供疏水作用和弱阴离子交换作用,并可通过控制ODS和EPS两种硅烷化配体的投料比,实现对MMC固定相表面结构和色谱性能的有效调控。使用OTAS色谱柱,在反相色谱模式下可实现11种不同性质的有机化合物的完全分离。此外,还将其用于无机阴离子的分离,并对黄河干流地表水源地实际样品中的5种无机阴离子进行了快速分离检测。2.反相/强阴离子交换MMC固定相的制备及应用:在制备OTAS的基础上,利用溴乙烷与叔胺基的亲电取代反应,将叔胺基转化为季铵基,制备了一种RP/SAX型MMC固定相OQAS。以酸性、中性和碱性的有机物为探针,评价了OQAS的色谱分离性能,表明该固定相具有MMC固定相的特性;与OTAS固定相相比,OQAS对酸性化合物具有更强的保留,而对于碱性化合物保留较弱。利用该固定相,分别对5种无机阴离子、5种苯氧乙酸类除草剂以及12种不同酸性、中性和碱性有机物进行了分离,取得了较好的分离效果。3.反相/弱阳离子交换MMC固定相的制备及应用:采用双硅烷试剂混合法,在将ODS和EPS共同键合于硅胶基质表面的基础上,利用聚乙二醇与EPS分子中环氧基之间的开环反应引入醇羟基,再利用丁二酸酐与醇羟基间的酯化反应得到一种RP/WCX型MMC固定相OSAMES;采用不同类型的色谱溶质对其色谱保留特性进行了评价,结果表明OSAMES具有反相、弱阳离子交换和亲水等色谱性能,是一种MMC固定相;应用OSAMES固定相对7种不同性质的有机物进行了分离,与商品C18色谱柱相比,该色谱柱对这些有机物的表现出了不同的选择性,表明二者在分离过程中具有不同的保留机理。此外,应用该色谱柱,分别在亲水色谱模式和反相色谱模式下对4种β-受体激动剂进行了分离。4.两性离子交换/反相/亲水MMC固定相的制备及应用:在制备OTAS的基础上,利用1,3-丙磺酸内酯与叔胺基之间的胺解反应,在引入磺酸基的同时将叔胺基转化为季铵基,制备了一种ZIC/RP/HILIC型MMC固定相OQASAS。利用不同性质的溶质分别在反相和亲水色谱模式下对其色谱分离性能的表征,表明该色谱固定相在分离过程中可提供离子交换以及疏水、亲水等多种作用力。应用OQASAS固定相,通过优化色谱条件,在反相色谱模式下可对8种不同性质的有机物进行完全分离,对5种无机阴离子实现快速分离。在亲水模式下对4种β-受体激动剂进行了分离,与OSAMES固定相相比,OQASAS的亲水保留相对较弱,但色谱峰形更好;使用OQASAS固定相,结合液相色谱质谱联用技术,建立了天然水体中苯氧乙酸类除草剂的测定方法,并对实际污水样品进行了测试。5.MMC分离过程的理论模型验证和定量计算:采用计量转换理论(SDT)对MMC固定相在反相、离子交换和亲水等色谱模式分别对不同物质的分离过程进行了理论模型验证和定量计算。结果表明,MMC固定相在此三种模式下的保留过程可用SDT第一组线性方程描述,在反相色谱和亲水色谱模式,SDT第二组线性方程拟合的j值小于理论值,说明分离过程存在MMC保留机理;采用单点、两点数学模型对MMC保留机理进行了定量计算,表明两点保留模型更适合于描述MMC保留,并进一步得到了离子交换保留对总的MMC保留的影响和贡献。