氧化铁纳米颗粒：用于批量或色谱生物分子分离的多壁碳纳米管复合材料

介绍

自 1991 年由 Iijima [1] 首次合成碳纳米管 (CNT) 以来，最强大的纳米材料之一的无与伦比的崛起已经开始。碳纳米管的生产基于将石墨烯层轧制成管。碳纳米管的电气和机械性能可以很容易地通过层或多层组件的不同构象进行调整。高弹性、稳定性、导热性和导电性以及高比表面积使 CNT 成为纳米技术的先锋 [2]。碳纳米管的应用范围从电池、传感器和高性能材料到药物输送和废水处理 [2,3,4,5,6,7,8,9]。许多应用基于碳纳米管的独特吸附特性，碳纳米管具有高比表面积和明确的化学结构。 Long 和 Yang 观察到气体二恶烷和氮氧化物的强吸附行为，而硫氧化物与 CNT 的结合适度，而二氧化碳与 CNT 结合较差 [10]。碳纳米管的高度疏水表面使通过范德华相互作用结合非极性聚合物或环烃成为可能。因此，碳纳米管可用作疏水相互作用色谱 (HIC) 树脂，Biesaga 和 Pyrzynska 证明了这一点，他们能够通过使用碳纳米管作为色谱树脂来纯化麦草畏除草剂 [11]。对于电化学调制色谱应用和通过电位开关控制离子交换，碳纳米管代表了一种非常有前途的固定相材料 [12, 13]。此外，作为非极性化合物提取材料的应用已经得到证实 [14]。然而，CNT 的团聚会降低提取过程的效率 [15, 16]。超顺磁性氧化铁纳米颗粒 (SPION) 还具有有趣的吸附特性，正如废水处理或医学中的一些应用所证明的那样 [17,18,19]。在废水处理中，氧化铁纳米颗粒用于例如重金属去除，由于其低成本、高比表面积和络合特性[20]。在医学中，氧化铁可用作磁共振成像的造影剂、药物递送剂或热疗应用 [19, 21]。因此，将这两种材料混合以结合它们的有益特性是非常有趣的。特别是碳纳米管的导电性和 SPION 的超顺磁性对许多应用领域都很有价值 [22]。应用包括例如染料和药物的磁性固相萃取 [23,24,25,26]。固相萃取和液相色谱对大比表面积的基本要求是相似的。因此，我们想测试这种材料是否适用于色谱分离过程。由于表面的两亲特性，用 SPION 装饰碳纳米管有可能提高碳纳米管的分散性和可回收性[27]。因此，复合材料结合了碳纳米管和氧化铁的混合模式功能。此外，装饰会影响这种材料的磁和电性能 [17, 18, 28,29,30,31,32]。此外，由于 SPION 的超顺磁性，复合材料可以进行磁分离 [33]。 Ajayan 和 Iijima 开始通过用纳米粒子填充管子来混合 SPION 和 CNT [34]。其他可能性包括通过聚合物接头或乳化剂将 SPION 与 CNT 结合 [20, 35, 36]。通过氧化铁纳米颗粒的溶剂热合成和直接连接到多壁碳纳米管 [37, 38]，也可以进行装饰。如今，用 SPION 装饰 CNT 的流行方法是在合成 SPION 或应用到涂层 CNT 之前，这里也使用 CNT 的酸性羧化 [39, 40]。通常，氧化铁纳米颗粒由羧化的碳纳米管接种，并且可以通过芬顿反应直接在表面上共沉淀或合成 [32, 41, 42]。虽然羧化为碳表面上的 SPION 提供了接触点，但酸性处理会导致纳米管截断 [43]。自从 SPION 和 CNT 的第一次组合以来，已经测试了多种应用。合成中最具挑战性的方面是控制氧化铁纳米粒子的聚集，以生成均匀的复合材料 [36, 43, 44]。使用羧基作为共沉淀过程中氧化铁种子的天然配体似乎是防止强聚集效应和创建大量装饰的纳米管基材料的最佳方法 [32]。因此，我们使用已建立的氧化铁合成路线来附着和装饰碳纳米管 [45, 46]。我们研究了用不同酸处理对 CNT 的表面改性，以改善氧化铁纳米颗粒与 CNT 的结合。磁性纳米粒子与改性碳纳米管混合，并彻底表征所得材料。先前的研究证明了此类材料作为萃取基质适用于分离有机化合物 [47]。我们研究了所得材料作为色谱树脂的用途，并研究了氨基酸作为分析物的结合行为。这项工作强调了合成材料的润湿行为与将材料用作固定相的色谱结果之间的关系。此外，我们的研究强调使用色谱法来描述材料的表面特性，并为将来利用色谱法作为材料表征和理解相互作用行为的方法提供了方向。

实验

材料

碳纳米管（Baytubes C 150 P）从德国拜耳材料科学公司获得。氯化铁 (FeCl3·6H2O) 和氢氧化钠 (NaOH) 购自德国 AppliChem GmbH。氯化亚铁（FeCl2·4H2O）购自德国 Bernd Kraft GmbH。盐酸、硝酸、过氧化氢和硫酸购自 Sigma-Aldrich。所有材料均按原样使用。

羧化碳纳米管 (cCNT) 的制备

将碳纳米管 (10 g) 悬浮在浓硝酸 (67%) 和硫酸 (98%) (1:3 v/v) 的混合物中，并在室温下搅拌 18 小时。产物用去离子水稀释至总体积为2L以停止反应。用纸过滤器将羧化碳纳米管与液体分离并洗涤直至达到 7 的 pH 值。得到的 cCNTs 在 60 °C 下干燥过夜。

SPION 在 cCNT 上的共沉淀

对于用 MNP 装饰 cCNT，Baykal 等人描述的类似方法。 2013 年被选中 [32]。将干燥的 cCNT（2 克）在 800 毫升去离子水中进行超声处理，以分解管子。将悬浮液保持在室温，以350rpm搅拌并与14g FeCl3·6H2O和5.2gFeCl2·4H2O混合。氢氧化钠 (2 mol L ⁻¹ ) 加入悬浮液，直到达到 9.5 的 pH 值。 30分钟后停止反应并过滤固体。在进一步分析之前，将 SPION 修饰的 cCNT 在冷冻干燥机 Alpha 1-2 LDplus (Martin Christ Gefriertrocknungsmaschinen GmbH) 中冻干。

方法

透射电子显微镜 (TEM)

少量干燥的纳米管悬浮在去离子水中，并用布兰森声波器分解。悬浮液在 TEM 网格上沉淀并用 JEOL 100 CX 分析。分析显微照片，每张照片至少计数100个颗粒。

X 射线衍射 (XRD)

干燥的样品通过配备 MoKα (λ =0.7093 Å) 透射几何中的源。在 2° 到 50° (2θ) 的范围内收集数据。软件包 STOE WinXPOW（STOE &Cie GmbH，德国）用于索引和细化目的。半峰全宽和 ⟨2 2 0⟩ 反射的位置用于根据谢乐方程确定初级粒径。选用与球形颗粒一致的系数0.89。

X 射线光电子显微镜 (XPS)

X 射线光电子能谱是使用 Leybold-Heraeus LHS 10 XPS 系统在超高真空 (UHV) 中完成的，该系统拥有非单色化 Al Kα 源 (1486.7 eV)。粉末样品固定在真空兼容的铜箔胶带上。在设置为 100 eV 的恒定通过能量模式和 ~ 1.1 eV 的半高全宽 (FWHM) 下记录光谱。 C 1s 对应于不定碳的 (284.5 eV) 峰用作 C 1s 的能谱; O 1s 和 Fe 2p 通过重复扫描同一区域 30 次来获取区域，以减少统计噪声。所有光谱均在压力低于 5 × 10 ^-8 的 UHV 中记录 毫巴。核心能级谱由高斯和洛伦兹函数（高斯线宽（0.7 eV）和洛伦兹线宽（0.3 eV））混合拟合。

张力测量

用 Krüss T100 MK3 张力计测量 CNT、cCNT 和 cCNT-SPION 的接触角。因此，对于所有样品，高度为 2 cm 的纳米管填充床被均匀压缩。填充床的毛细管作用通过正己烷的扩散来确定。用液体二碘甲烷、二甲亚砜、乙二醇、甘油和去离子水测定接触角。自由表面能的计算采用OWRK（Owens Wendt Rabel and Kälble）方法[48]。

吸附实验

在 pH 7.8 的 100 mM 磷酸盐缓冲液中，不同浓度的 l-赖氨酸的吸附等温线是用 SPION、cCNT 和 cCNT-SPION 进行的。氨基酸与吸附剂一起孵育 24 小时，并在 25°C 下剧烈振荡。不同浓度的氨基酸与 1 g L ^-1 cCNTs 或 cCNT-SPIONs 和 2 g L ^-1 SPION。通过基于 Cayot 方法的测定法测定上清液浓度。该方法基于在 pH 8.5 条件下用 TNBSA 修饰氨基酸后在 420 nm 处的光度检测 [49]。

色谱实验

CNTs、cCNTs 和 cCNT-SPIONs 的动态结合容量 (DBC) 是用直径为 6.6 mm 的色谱柱 (Omnifit) 测定的，该色谱柱可从两侧调节，并配备 25 µm PE 筛板。所有样品都在流水下动态包装，直到达到 6 至 8 厘米的高度。色谱实验在 0.3 mL min ^-1 .等效于理论塔板 (HETP) 的高度和死时间是用 1 M NaCl 溶液根据修改后的 van Deemter 方程确定的：\(\text{HETP} ={{L}}\frac{{ \sigma } ^{2}}{{\mu}^{2}}\); L 是列长度，σ 代表色谱峰的方差，μ 是第一个高峰时刻。此外，在进行实验之前，在 10% 峰高处评估了填充柱的不对称性：\({{A}}_{{s}}=\frac{{b}}{{{a}}}\ ); 一 表示峰前部的宽度在峰最大值和 b 处划分 后部的宽度。为了计算不同氨基酸（甘氨酸、l-赖氨酸、l-组氨酸、l-谷氨酸和 l-半胱氨酸）的 DBC，将溶液在 pH 6 下用 HCl 或 NaOH 调节至 10 mM。用二极管阵列检测器在 200 nm 处检测氨基酸。在装入 15 mL 氨基酸溶液和用 20 mL 水洗涤之前，用 30 mL 水洗涤柱子，然后用 20 mL 1 M NaCl 洗脱，再用 20 mL 水进行另一个再生步骤。在峰值的 10% 处测量动态结合容量。所有实验一式三份进行。

结果与讨论

多壁碳纳米管非常疏水，因此往往不会与极性氧化铁纳米颗粒发生强烈相互作用。为了使碳纳米管更具极性并允许与氧化铁相互作用，表面用硝酸和硫酸处理。这种处理会产生表面缺陷甚至带电的表面基团，它们充当种子纳米颗粒共沉淀和氧化铁纳米颗粒的结合位点。使用拉曼光谱测试和分析了几种用于产生缺陷位点的方法和代理（附加文件 1：图 S1）。拉曼光谱产生缺陷带的比率 (D ) 到石墨带 (G ) [41, 42, 50, 51]。 G的积分比 D 波段取决于所使用的激光波长 [52]。然而，该比率的增加通常是纳米管表面氧化的良好指标，因此可以确定 CNT 表面改性的最佳方法 [52,53,54,55]。虽然我们的结果表明 D 的比率非常高 :G 在对纳米管悬浮液进行硝酸处理后，硝酸和硫酸的混合导致该比例略有增加（附加文件 1：表 S1）。对于进一步的实验，仅使用用硝酸和硫酸的混合物处理的碳纳米管，这是最可重现的方法，可根据我们的实验和文献 [54] 将纳米管装入色谱柱。这些纳米管被称为羧化碳纳米管（cCNTs）。

在 cCNT 存在下通过共沉淀合成的氧化铁纳米颗粒产生的 SPION 的平均尺寸略大于没有 cCNT 的类似合成颗粒（图 1c）。然而，尺寸分布在 5-20 nm 范围内更宽，并且用 cCNT 合成的颗粒附着在纳米管上。合成的复合材料主要具有氧化铁纳米粒子的特性，并且被均匀地装饰。用透射电子显微镜观察到的氧化铁纳米粒子对 cCNT 的装饰，以暗点的形式存在，与文献 [32, 36,37,38] 非常吻合。我们的结果表明在 cCNT 上 SPION 负载均匀，因为在图像中没有观察到更大的纳米颗粒聚集体（图 1b）。

cCNT 的 TEM 图像 (a ) 和 cCNT-SPION (b ）。来自四张图像的尺寸分布以及每种材料每张图片至少 30 个粒子的计数c

室温下的磁化测量表明超顺磁性复合材料的饱和磁化强度为 67 emu g ^-1 并且没有剩磁 (<1 emu g ⁻¹ ）。饱和磁化强度仅略低于纯氧化铁纳米颗粒，磁滞曲线的形状相似（图 2）[45, 56, 57]。因此，SPIONs 和cCNT-SPIONs 复合材料的表面层和核心组成是相似的[57]。复合材料的晶体分析显示尖晶石结构对应于磁铁矿或磁赤铁矿，而没有观察到 CNT 的晶体结构（图 2b）[37, 57]。在 CNTs 和 cCNTs 中发生的 11.8° 信号可以被索引为六方石墨结构的 ⟨0 0 2⟩ 反射[17]。用氧化铁纳米粒子装饰 cCNTs 导致反射的发生： ⟨1 1 1⟩ 在 5.4° ⟨2 2 0⟩ 在 13.7°, ⟨3 1 1⟩ 在 16.1°,⟩ 在 16.1°, 4.0 , ⟨4 2 2⟩ 在 23.8°， ⟨5 1 1⟩ 在 25.3° 和 ⟨4 4 0⟩ 在 25.6° [29, 41]。这些反射与具有面心立方结构的立方相 Fe3O4（JCPDS 编号 89-4319）和我们自己的参考 SPION 的标准 XRD 数据一致 [17, 32]。复合材料的反射显示出更大的 FWHM，导致结晶材料的 Scherrer 直径更小。这种行为可以用 TEM 观察到的复合材料的较大粒径分布和 cCNT 表面上的额外成核种子来解释 [46]。更多数量的成核种子通常会导致更小的初级微晶 [36, 46]。磁化强度和衍射图案与其他装饰方法非常吻合，例如通过聚乙烯亚胺或聚丙烯酸酯进行静电改性 [18, 22]。石墨对应的反射强度在纯材料和复合材料中相似，没有观察到明显的变化。然而，对应于氧化铁结构的反射强度表现出更强的信号。

使用 SQUID 在 300 K (a ) 和使用 MoKα 源获得的 cCNT-SPION、cCNT、CNT 和 SPION 的粉末 XRD 图 (b )

因此，复合材料结合了碳纳米管和磁性纳米粒子的特性。 X 射线光电子能谱是一种非常表面敏感的方法，显示氧化铁与 cCNT 的附着（附加文件 1：图 S2）。这里，磁铁矿和/或磁赤铁矿存在，因为 F 2p ^3/2 cCNT-SPIONs 的带在 711 eV 和 Fe 2p 处显示最大值 ^1/2 显示最大值为 724 eV [37, 57]。震动卫星的形状也表明存在磁铁矿而不是赤铁矿 [57, 58]。 O 1s region表示C-O，COO ⁻ cCNTs 和 cCNT-SPIONs 的键，而复合材料在 529.5 eV 处表现出另一个带，这对应于 Fe-O 键的存在 [37, 41]。 O 1s 区域中碳和氧之间的键与 C 1s 的观察结果非常一致 区域，这也表明不同氧化的碳物种（图 3）。在这里，不仅是羧基（289 eV），还有其他 C-O 键（286-287.5 eV）以及 sp ² 可以观察到与来自碳纳米管骨架结构的碳相对应的杂化碳（284.5 eV）[41, 51]。

C 1s范围内的XP光谱 cCNT (a ) 和 cCNT-SPION (b ）。光谱用高斯和洛伦兹函数与程序Origin的组合拟合

用 ATR-IR 光谱也可以观察到用 SPIONS 装饰 cCNT。在图 4 中，550 cm ⁻¹ 处的带 对应于磁铁矿晶体的 T1u 振动对于复合材料来说是最突出的 [17, 58]。在羧化碳纳米管上，COO ⁻ 在 1325、1400 (s) 和 1624 cm ^-1 处可以观察到对应于羧基的对称和非对称伸缩振动 (as)，分别为 [17, 36, 50, 59]。此外，O-H 伸缩振动在 3250 cm ^-1 附近 表明 cCNT 上存在羧基 [17, 29, 32, 50]。对应于 cCNT-SPION 的 C-O 振动的峰强度的降低与对应于 Fe-O 振动的显着带相结合，是均匀涂层的良好指标。氧化铁纳米颗粒是更好的红外辐射吸收剂，因此结果不是定量的，而只是表面氧化铁增加以及对应于 C-O 振动的谱带消失的指标。

cCNT-SPIONs和cCNTs的ATR-IR光谱

复合材料的 zeta 电位仅略高于裸 SPION 的 zeta 电位，尽管酸性处理会导致材料带高度负电荷。我们无法对倾向于在水性环境中聚集的 CNT 进行 zeta 电位测量。与裸纳米粒子的 pH 值 6.5 相比，复合材料的等电点仍处于中性范围，pH 值为 7.5（图 5a）[57]。这种行为表明用氧化铁纳米粒子对 cCNT 进行了良好的涂层或装饰，并支持复合材料的其他分析特征。 XP 光谱中铁的出现、IR 光谱中 Fe-O 振动的出现、高饱和磁化强度和 TEM 中更高密度材料的出现都表明氧化铁纳米颗粒成功地附着在 cCNT 上。此外，两种材料的 zeta 电位行为是两亲性的，并且随着 pH 值的增加和降低而相似，这也表明氧化铁是最突出的表面物质。我们在使用毛细管上升法的润湿实验中观察到非常相似的行为（附加文件 1：图 S3）。在这里，复合材料和裸氧化铁纳米粒子的表面自由能以及极性和色散份额，由不同溶剂的多次实验得出。如文献 [60, 61] 中所述，对于裸碳纳米管，材料的毛细管作用是用乙二醇测定的。对于所有其他材料，己烷作为具有非常低表面张力的流体 (18.4 mJ m ⁻² ) 被选择来确定毛细作用。裸氧化铁纳米粒子具有 55.9 mJ m ⁻² 的总表面自由能 , 而复合材料的表面能为 47.1 mJ m ⁻² （图5b）。复合材料具有略高的极性份额，但是，未处理的 CNT 和 cCNT 的行为完全不同。根据 Owens Wendt Rabel 和 Kälble [48] 的方法，未处理的 CNT 显示出高色散表面自由能，而 cCNT 具有高极性。通过这种方法，可以比较润湿液体的极性和分散份额以及从毛细管上升实验得出的接触角（附加文件 1：图 S4）。通过这种方法获得的碳纳米管的表面自由能略高于从 Dresel 和 Teipel 获得的结果，他们也用 Baytube 碳纳米管进行了毛细管上升实验 [60]。用毛细管上升法获得的张力测量结果是一个有趣的指标，用于描述纳米材料表面的极性和水润湿等差异。然而，特别是对于纳米结构表面和纳米结构毛细管，这种方法容易出错。在这里，所有材料都显示出高比表面积（附加文件 1：图 S5）。裸氧化铁纳米颗粒表现出 110 m ² 的比表面积 g ⁻¹ , cCNTs 的比表面积为 228 m ² g ⁻¹ 复合材料的比表面积为131 m ² g ⁻¹ .该比表面积在相似的范围内，尤其是在考虑体积表面积时，因为 cCNT 的密度 (1.46 g cm ^-1 ), cCNT-SPIONs (2.38 g cm ⁻¹ ) 和 SPIONs (3.8 g cm ⁻¹ ) 变化很大。碳纳米管的密度与碳纳米管的密度变化一致[53]。

SPIONs 和 cCNT-SPIONs 从 pH 4 到 10 的 Zeta 电位 (a ) 和使用 OWRK 方法从毛细管上升实验中获得的表面自由能 (b )

为了将复合材料用于固相萃取和色谱过程，比较了氨基酸的静态和动态结合能力。本研究的主要目标之一是验证复合材料是否可用于色谱系统，其中氧化铁纳米颗粒可作为固定相。由于大的压降和可能通过过滤器的损失，裸纳米粒子不能单独用作色谱柱中的固定相。因此，氨基酸与裸纳米粒子的结合行为只能与平衡吸附等温线进行比较。在图 6a 中，可以观察到 cCNT-SPION 和 SPION 上 l-赖氨酸的吸附等温线的类似行为。平衡结合常数 (K D ) 在相似的范围内 (0.17 g L ⁻¹ 对于 cCNT-SPIONs 和 0.72 g L ^-1 SPIONs）和最大结合容量的巨大差异（0.91 g g ^-1 对于 cCNT-SPION 和 0.15 g g ^-1 用于 SPION）。与两亲性氧化铁的相互作用相比，赖氨酸和带负电荷的材料（如 cCNT）之间的强静电相互作用可以解释亲和力和结合能力的差异[62]。然而，氧化铁纳米粒子通常也带负电荷，因为它们在 PBS 缓冲液中被磷酸根离子络合 [63]。选择 l-赖氨酸是因为与其他氨基酸相比，使用 TNBSA 方法更容易检测该氨基酸 [49]。最大负载量与有关阳离子吸附剂（如亚甲蓝或苯胺）在氧化铁装饰的碳纳米管上的文献的范围相似 [17, 51]。对于从反相液相色谱实验获得的动态结合容量，可以观察到 cCNT 和 cCNT-SPION 之间的巨大差异。虽然带正电的 l-赖氨酸等氨基酸在 cCNT 上显示出更高的 DBC，但带负电的 l-谷氨酸在 cCNT-SPION 上显示出明显更高的 DBC。这种行为与文献非常吻合，其中 L-谷氨酸对氧化铁纳米颗粒具有高亲和力 [59, 64]。 L-赖氨酸对 cCNT 的高亲和力可以通过带正电荷的氨基酸和带负电荷的羧基官能化纳米管之间的静电相互作用来解释。甘氨酸对 cCNT-SPIONs 的动态结合能力比对 cCNTs 高，这可能是由于氧化铁表面的两亲性更强。 l-半胱氨酸与复合材料的高动态结合能力与文献和由于 l-半胱氨酸与铁离子相互作用而形成的胱氨酸非常一致 [59]。 l-组氨酸对所有材料都显示出高动态结合能力，因为静电、配位和疏水相互作用是可能的。虽然与 CNTs 和 cCNTs 相比，装有 cCNT-SPIONs 的色谱柱显示出更高的 HETP 值，但 cCNT-SPIONs 的不对称性与 cCNTs 相似，并且在允许分析穿透曲线的范围内约为 0.7（附加文件 1：图 1）。 S6 和表 S2)。所有系统的孔隙率都在 0.78 和 0.94 之间的相似范围内，并且与用于反相色谱实验的其他固定相非常吻合 [65]。

l-赖氨酸与 cCNT、cCNT-SPION 和 SPION 在 pH 7.8 和 100 mM 磷酸盐缓冲液中的静态结合能力 (a ）。 cCNT-SPIONs、CNTs 和 cCNTs 在 10% 突破时的动态结合能力，这些材料是从不同氨基酸在 pH 6 下的反相色谱实验中获得的 (b )

结论

在这项研究中，合成了一种结合超顺磁性氧化铁纳米颗粒和碳纳米管的复合材料。本研究的第一个目的是研究复合材料的表面特性，目的是了解每种初始材料对最终复合材料的份额。 Furthermore, the study is a proof of concept to test the effect of such materials for molecule separation with focus on the retention behavior of amino acids with liquid chromatography. The idea was to combine the surface reactivity of iron oxide nanoparticles with the packing properties of carbon nanotubes, a chromatographic matrix which leads to very low pressure drop. It was possible to establish a chromatography system and characterize the interaction of positively or negatively charged, and uncharged amino acids with the composite material. Hence, this material might be a good indicator for interactions with a CNT-basedmatrix. However, not only the use in a chromatography system but also processes such as solid phase extraction are possible with the created material due to the high saturation magnetization obtained with the described decoration procedure [33]. The magnetic properties allow for a simple magnetic separation, while the carbon nanotubes regulate the macroscopic structure and the accessibility of target molecules to the surface. With this study we want to emphasize the similarity of magnetic separation and analytical chromatography since similar materials and adsorption equilibria can be demonstrated, even though there are multiple differences. For the future exploitation of this unique magnetic material, particularly its hydrodynamic properties seem interesting and should be analyzed, e.g. for mixed-mode applications as in chromatography. Furthermore, the electrical properties of the composite might pave the way for further electrochemical applications. Tabassum et al. reviewed multiple applications for metal-based nanoparticles confined into carbon nanotubes, which open up opportunities for electro-catalysis, energy conversion and storage devices [66].

The understanding and design of composite materials and the description of surface and interface properties is challenging. Nevertheless, composite materials have the power to open doors for higher complexity in applications in all fields in the future. Chromatography is somehow a pioneering technology, which shows applicability for all possible kinds of target compounds and offers a very broad portfolio of methods and of processing solutions. We think that materials as the one we present in this study are necessary to understand the share of different properties in a particular processing form and how materials of different composition impact the final output of processes based on interactions at the solid–liquid interface.

数据和材料的可用性

本研究期间生成或分析的所有数据均包含在这篇已发表的文章及其补充信息文件中。

缩写

赌注：

Brunauer Emmet Teller

cCNT:

Carboxylized carbon nanotubes

cCNT-SPIONs:

Carboxylized carbon nanotubes and attached superparamagnetic iron oxide nanoparticles

碳纳米管：

碳纳米管

D band:

Diamond band

DBC:

Dynamic binding capacity

EMG:

Exponentially modified Gauss

FWHM：

半高全宽

HETP:

Height equivalent to a theoretical plate

G band:

Graphite band

OWRK:

Owens Wendt Rabel Kälble

PBS：

磷酸盐缓冲盐水

SPIONs:

Superparamagnetic iron oxide nanoparticles

TEM：

透射电子显微镜

TNBSA:

2,4,6-Trinitrobenzene sulfonic acid

UHV:

Ultra-high vacuum

XPS：

X射线光电子能谱

XRD：

X射线衍射