2025年，盛瀚牵头国家重点研发计划“高可靠高灵敏在线离子色谱分析仪"项目，联合厦门大学等高校院所构建“产学研用"创新体系。厦门大学化学化工学院张博教授团队在色谱分离材料领域取得突破性进展，发展出一种可同时精准调控微球形貌与内部孔道结构的TiTAN 微纳合成新策略，成功制备出高性能单分散有序介孔色谱微球，相关研究成果发表于国际顶级期刊Nature Communications。
研究背景
在色谱科学领域，兼具优异单分散球形形貌和有序介孔结构的分离材料，是实现高效、高分辨分离的理想介质。然而，现有的体相合成方法难以同时实现微米级的外部形貌（球形度、单分散性）与纳米级的内部结构（孔道构型、孔径大小）的独立精准调控。这是因为，一方面，能够构筑内部有序纳米结构（如金属有机框架（MOF）、共价有机框架（COF）、有序介孔硅等）的方法往往难以在微米尺度制备球形外观、单分散的微球材料，无法获得高效分离；另一方面，能够制备微米尺度完美球形颗粒的合成技术（如种子溶胀、乳液法）通常无法引入有序的纳米孔道，制约了分离过程的传质效率。这一外部形貌与内部结构难以跨尺度精准控制的经典问题，大大限制了色谱科学的进步和分离介质产业的发展。
研究内容
厦门大学化学化工学院张博教授课题组在前期微流体精准制造色谱材料工作的基础上（Angew. Chem.Int. Ed. 2025, 64, e202418642; Anal. Chem.2025, 97, 10972-10977; Anal. Chem.2025, 97, 10149-10154; Anal. Chem. 2025, 97, 5014–5021; Anal. Chem.2024, 96, 3989-3993; Anal. Chem.2022, 94, 8126-8131; Anal. Chem. 2021, 93, 8450-8458），进一步提出并发展了一种双模板双精准（TiTAN: Template-in-Template Assembly Nanostructuring）微纳合成新策略。该策略将微流控液滴模板与结构导向剂胶束模版通过自组装相结合，首次实现了在单分散色谱微球内部精准构筑有序孔道结构。
图1 单分散有序介孔色谱微球的TiTAN合成与表征
TiTAN策略通过液滴模板控制微球形貌，同时在液滴内部利用结构导向剂自组装形成有序介孔，实现了单分散微球形貌与内部有序介孔结构的独立精准调控（图1）。利用该方法制备的微球具有优异的单分散性（CV ~3%）。
图2 有序孔结构单分散微球的结构表征
通过调节结构导向剂种类和用量以及水热合成的条件，可以对有序介孔的孔构型和参数（孔径、比表面积和孔隙体积）进行调节。使用不同的结构导向剂，在微球内部成功构建得到二维六方（图1c）、体心立方、面心立方及立方双螺旋等（图2）多种高度有序的介孔纳米结构。调节水热处理的温度和时间，实现了对孔径连续、精细的调控（4.4–8.4 nm），分辨率高达2 ?（图3）。
图3 TiTAN合成有序介孔微球中孔结构参数的自由调节
所制备的有序介孔硅胶微球（OMP）经C18键合后，展现出卓越的色谱动力学性能：其最低折合塔板高度（hmin）达2.78，较传统全多孔填料（TPP）柱效提升近50%；同时保留能力显著增强，对丁苯的保留因子（k）高达19.2（图4）。
图4 有序介孔微球与全多孔微球的性能比较
此外，有序介孔色谱材料在分离极具挑战性的“关键物质对"时表现突出（图5）。对于多环芳烃（PAHs）混合物，在等度分离条件下成功实现16种标准品的分离，其中难分离物质对苯并(b)荧蒽与苯并(k)荧蒽的分离度（Rs）达1.77。对于二甲苯异构体，在常规C18色谱条件下，首次于15 cm短柱上实现了邻、间、对二甲苯的基线分离。甚至对于理化性质极为接近的同位素取代分子，如苯与氘代苯，亦可在55分钟内在同一短柱上实现基线分离（Rs = 1.51），展现了超高的分离效率与分辨能力。
图5 单分散有序介孔微球色谱分离关键物质对
总结与展望
张博教授团队发展的TiTAN微纳合成策略，突破了分离介质形貌与结构难以同时调控的经典合成难题，为研究孔道结构对色谱过程的影响提供了强大平台，也为面向多种应用场景（如小分子化学品、药物分子到生物大分子分离）的色谱材料的合理设计和精密制造提供了重要基础。
该研究成果近期发表于Nature Communications。厦门大学曾巨星博士后、博士生曹汉宸、孙楷越博士和药明康德公司周拙恒博士为论文共同第一作者，厦门大学张博教授为独立通讯作者。
导师介绍
张博
https://chem.xmu.edu.cn/info/1258/5133.htm
课题组网站
https://bozhang.xmu.edu.cn/
原文链接
/articles/s41467-026-68362-y
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