棒状薄层色谱仪的色谱棒的固定相按固定相种类可分为：硅胶薄层、键合硅胶、微晶纤维素、聚酰胺、氧化铝薄层等。最常用的是硅胶，其次是氧化铝、硅藻土等，聚酰胺薄膜亦有少量使用。
1. 硅胶
硅胶通常用SiO₂·xH₂O 表示，是具有硅氧交联结构、表面有许多硅醇基的多孔性微粒。硅醇基是硅胶具有吸附力的活性基团，其通过与极性基团形成氢键表现吸附性能，不同组分的极性基团与硅醇基形成氢键的能力不同，使其可以在硅胶作为固定相的润扬薄层棒或板上分离。
硅胶的活性（吸附能力）与其含水量相关，因水能与硅胶表面的硅醇基结合而使其失去活性，所以硅胶的含水量越高，其活性越低，吸附力则越弱。硅胶的活性（吸附能力）与含水量的关系见表L-1-2, 活性分为五级，数值越高，含水量越多；活性越低，吸附能力越弱。同一组分在该硅胶上的R值越大，含水量越少，级数越低，活性越高，吸附能力越强；同一组分在该硅胶上的R值越小，含水量越多，级数越高，活性越低，吸附能力越弱。
将硅胶在105～110℃加热30min, 使硅胶吸附力增强的过程称为“活化”。如果将硅胶加热至500℃左右，由于硅胶结构内的水（结构水）不可逆地失去，硅醇基结构变成硅氧烷结构，则吸附能力显著下降。硅胶的分离效能还与其粒度、孔径及表面积等几何形状有关。其粒度越小、越均匀，比表面积越大、孔径越多，其分离效能越高。
硅胶表面呈弱酸性（pH≈5），一般适合酸性和中性物质的分离，如有机酸、酚和醛类等。碱性物质（如生物碱）与硅胶发生酸碱反应，分离时出现拖尾，严重时停留在原点，不随流动相展开，表现为Rf=0。
常用的硅胶制成薄层板或润扬薄层色谱棒时可以加入黏合剂、荧光剂等，有硅胶H、硅胶G、硅 胶GF₂54、硅胶HF₂54等。其中，硅胶G系指含有黏合剂（煅石膏，12%～14%）的硅胶；硅胶H 系 不含黏合剂的硅胶；硅胶HF₂54系指不含黏合剂但有荧光剂的硅胶，而硅胶GF₂54则同时含有黏合剂和荧光剂的硅胶，F₂54指含有在254nm的紫外光下呈强烈的黄绿色荧光背景的荧光剂。
2. 氧化铝
色谱用氧化铝有碱性（pH 9.0）、中性（pH 7.5）和酸性（pH 4.0）三种。一般碱性氧化铝适用于分离中性及碱性化合物；中性氧化铝用来分离酸性及对碱不稳定的化合物；酸性氧化铝可用于分离酸性化合物，其中，中性氧化铝使用最多。氧化铝的活性也与含水量有关（见上表L-1-2），含水量高，活性低，吸附力弱。
3. 聚酰胺
聚酰胺是一种有机薄层材料，常用的有聚己酰胺、聚十一酰胺等。聚酰胺表面有酰胺基，可与酚、羧酸、氨基酸等形成氢键，对这一类物质的选择性特别高。
