离子液体是一种熔点在室温附近的离子型化合物,由不对称的有机阳离子和有机或无机的阴离子组成的,它的物理化学性质可以通过改变阴阳离子的组成来调节,所以被称作“设计者的溶剂”。由于其较低的蒸汽压,不挥发,不易燃,毒性小等特征,是一种环境友好材料,又被称为“绿色溶剂”。离子液体具有特殊的物理化学性质,如：极低的蒸汽压,合适的黏度,较高的热稳定性,较宽的电化学窗口等,已经成为多个领域研究的热点,目前已在电解质材料,有机合成催化剂,萃取材料,色谱固定相等方面得到广泛的应用研究。离子液体极低的蒸汽压、合适的黏度、较宽的液态范围和好的溶解性,说明其在气相色谱固定相方面具有较大的应用潜力。研究发现：(1)由小分子制备的非聚合离子液体的柱效和使用温度都太低,热稳定性太差；(2)以烯基咪唑离子液体作单体,聚合成的高分子离子液体固定相合成条件复杂苛刻、聚合耗时,且在高温使用时柱效迅速降低；(3)将离子液体与商用聚硅氧烷材料混配制备的气相色谱固定相,涂渍效果较好,柱效高于单离子液体固定相,但离子液体与聚硅氧烷之间在物理和化学性质上差异较大,物理混配涂层的长期稳定性难以保证。因此,探索新的合成方法对于离子液体固定相的研究具有重要意义。本论文首次提出了通过季铵化反应将离子液体化学键合到聚硅氧烷上的合成方法,制备出的离子液体材料耐久性强,热稳定性高且在色谱柱上的涂渍性能较好。制备了两种离子液体键合聚硅氧烷材料：[PSOMIM][C1]和[PSOMIM][NTf2],将其用作气相色谱的固定相,并考察了它们的色谱性能。由于这种离子液体聚硅氧烷可以提高色谱系统的选择性,还将其用作快速色谱的固定相,从柱长,内径,膜厚考察分离速度的影响因素。另外,为满足目前手性样品分离的需要,本论文采用价廉、易得的手性原料,合成几类手性离子液体,并探讨其用作气相色谱固定相的分离选择性能,论文的主要内容如下：一、文献综述首先介绍了毛细管气相色谱柱及气相色谱固定相的发展。又介绍了离子液体的组成和性质。另外,总结了离子液体在电化学,萃取分离,毛细管电泳,光谱,色谱中的应用进展。其中对离子液体在气相色谱固定相中的发展做了着重介绍,包括普通离子液体固定相和手性离子液体固定相的制备,此外还综述了离子液体在快速气相色谱和二维气相色谱中的应用。二、离子液体聚硅氧烷的合成及表征离子液体键合的聚硅氧烷材料是通过Y-氯丙基聚硅氧烷和甲基咪唑的季铵化反应制备,而γ-氯丙基聚硅氧烷是通过几种硅烷水解聚合自制的。论文中介绍了两种离子液体键合聚硅氧烷材料的合成,一种是阴离子为氯的离子液体[PSOMIM][Cl];另一种是阴离子为二(三氟甲基磺酸酰)亚胺(NTf2-)的离子液体[PSOMIM][NTf2],两种离子液体中咪唑单元的含量是10%或30%。通过核磁共振谱和红外光谱数据表明产物结构的正确性。并通过热重测试比较阴离子对离子液体热稳定性的影响。[PSOMIM][Cl]在220℃便开始出现质量衰减,而[PSOMIM][NTf2]在380℃前都比较稳定。三、以氯为阴离子的离子液体聚硅氧烷固定相的色谱性能将阴离子是氯的离子液体键合聚硅氧烷[PSOMIM][Cl]用作气相色谱的固定相,测得它的最佳柱效为4000 plates/m (k=3.55,105℃,萘)。分别用麦氏常数法和Abraham溶剂化参数模型研究了离子液体固定相和溶质分子间的作用力类型及大小。发现氢键碱性作用是离子液体聚硅氧烷中最主要的作用力。通过Grob试剂和多组芳香位置异构体来评价离子液体聚硅氧烷固定相的色谱选择性,并与商用聚硅氧烷材料做比较。结果表明,即使离子液体的含量较低(10%)仍然保持了很好的两性选择性。另外,通过对胺类,酚类,多环芳烃等同族化合物的比较,说明新型离子液体键合聚硅氧烷固定相具备一定的实用价值。四、以二(三氟甲基磺酸酰)亚胺为阴离子的高温离子液体聚硅氧烷固定相的色谱性能将离子液体键合聚硅氧烷([PSOMIM][NTf2])用作气相色谱的固定相,测得它的色谱柱效高达4776plates/m(k=3.64,110℃,萘)。同样通过Abraham溶剂化参数模型描述了离子液体的作用力性质,并探讨了阴离子对溶剂化作用力参数的影响。发现[PSOMIM][NTf2]固定相的氢键作用力明显小于[PSOMIM][Cl]材料的。同时,通过对一系列的异构体和高沸点化合物的分离表明阴离子对离子液体键合聚硅氧烷固定相的热稳定性有较大的影响。另外,对多种极性和弱极性化合物较好的分离选择性(脂肪酸甲酯类,钛酸酯类,芳香胺类,多氯联苯类等)表明离子液体[PSOMIM][NTf2]在高温高选择性气相色谱固定相方面具有较大的应用前景。五、离子液体聚硅氧烷用于快速气相色谱固定相的研究离子液体固定相由于其特殊的两性选择性成为最具潜力的新型固定相材料,将制备的离子液体键合聚硅氧烷用作快速色谱柱的固定相。文中采用柱长是3m,内径是75μm的毛细管来制备快速气相色谱柱,并与常规柱(8.0 m×0.25mnI.D.)进行比较,研究减短柱长和减小内径对提高分离速度的影响。通过对多种异构体和同族化合物的分离效果比较,证明减短柱长和减小内径可以使分离时间明显减少,同时没有明显的分离度损失；另外,制成固定相相同,膜厚不同的(0.056和0.075μm)两种毛细管柱,研究减小膜厚对提高色谱分离速度的影响。结果表明膜厚由0.075降到0.056gm后分离速度提高了2到4倍左右。六、手性离子液体色谱固定相的研究将小分子的氨基酸和具有三个手性中心的薄荷醇作为手性源合成了三类手性离子液体,并将其用作气相色谱固定相的研究。其中,以氨基酸为手性源时,包括氨基酸作阴离子以及将氨基酸作为氮源引入到咪唑环所合成的手性中心在咪唑阳离子上的两种手性离子液体。为了获得较好的成膜性能,将手性离子液体分别与离子液体键合聚硅氧烷混配用作气相色谱固定相的研究。实验表明,在离子液体聚硅氧烷中加入手性离子液体能进一步改善对位置异构体的选择性。此外,氨基酸手性离子液体[BAlaIM]Br与聚硅氧烷离子液体的混配效果较好,当含量为50%时柱效达到了3200 plates/m,对香芹酮,香茅醛等对映异构体有一定的手性识别能力；同时,薄荷酯手性离子液体[MMenIM][NTf2]对乳酸乙酯的对映体识别效果较好。