介孔二氧化硅的制备方法及其应用（SiO2）

  在 SiO2制备的初期，溶液中不稳定的微晶聚集在一起形成稳定的核，游离的微晶因受其表面的静电排斥力影响而不断向核迁移;在 SiO2粒子生长的中后期，可溶性硅酸盐缩合物在粒子表面的凝聚起到主导作用。具体的生长过程如下所示:

  在氨水的作用下，TEOS中与硅相连的-OC2H5基团先被OH-离子所取代，随后硅酸分子间通过脱水或脱醇反应得到Si-O-Si缩合物;缩合物浓度不断增大，到饱和后分子之间聚集形成初级二氧化硅粒子，此时的尺寸一般为5~10 nm;初级粒子继续生长，慢慢形成稳定的粒子;同时，硅酸分子及其缩合物不断地在粒子的表面聚集生长，得到球形二氧化硅纳米粒子。

  溶胶-凝胶法制备的操作简单，反应条件温和，可控性强，一般在室温下就可进行，但形成的二氧化硅纳米粒子表面孔洞较少。后来科学家们在此基础上引入表面活性剂，**了模板法，该方法是迄今制备介孔二氧化硅微球常用的方法之一。

模板法

  模板法主要有两种，分别是硬模板法和软模板法。

  硬模板法，顾名思义，就是使用现成的介孔材料作为模板，往材料的表面和孔道中加入前驱体，成型后除去介孔材料模板便得到所需的介孔材料。硬模板法往往需要预先合成一个与所需结构相反的介孔材料模板,有很大的局限性，因而发展较为缓慢。

  软模板法,就是使用特定的表面活性剂或胶体在选择性溶剂中自组装形成模板，然后通过溶胶-凝胶或乳化等方法，前驱体水解的产物会吸附在自组装结构的表面，产物经过抽提或煅烧等手段除去模板，便得到所设计的介孔材料。

  使用阳离子型表面活性剂作为模板。使用长链季铵盐（CTAB）作为模板，制备出介孔二氧化硅粒子。研究发现，改变季铵盐的链长可以改变介孔材料的孔径。该方法制备得到的球状介孔二氧化硅在**液相色谱（HPLC)的色谱柱中比非球状介孔二氧化硅表现出更好的分离性能。

使用阴离子型表面活性剂作为模板来制备介孔二氧化硅的例子报道较少,通常该方法用来制备金属氧化物，使用阴离子表面活性剂AOT制备出含六方孔道的介孔 SnO2和TiO2。

  水热法是通过水热反应提供-种常温常压下无法获得的理化环境,在此环境下进行材料制备的一种方法。将表面活性剂分散在水中，待加入硅源后，在酸或碱性条件下自组装形成复合液晶相;随后体系经水热处理使反应完全,将产物过滤、洗涤、干燥;利用高温灼烧或抽提等方法等除去模板剂，得到具介孔孔道的二氧化硅。

  通常有序介孔二氧化硅是在酸性或碱性环境中合成的，中性条件下却无法得到，可能是因为在中性环境下，硅源发生水解反应的速率较快，表面活性剂与硅源之间无法产生协同作用。

  使用三乙醇胺作为碱性介质,制备出单分散且具有蠕虫孔状结构的介孔二氧化硅。其中，三乙醇胺可多重配位，能**减慢硅源的缩聚速率。在酸性条件下，通过水热法制备出孔径由2.3nm 到17nm的单分散介孔二氧化硅球，并发现孔隙扩张程度与温度和pH有较大关系。

应用

  将催化剂通过化学反应固定在介孔孔壁上,底物分子进入介孔孔道后能充分接触到催化活性位点，这不仅提高了催化活性，还可以实现催化剂的回收以达到循环使用的目的。学者们使用磺酸改性介孔二氧化硅，然后将其用于催化2-甲基吠喃与丙酮反应，转化率达到85%。通过煅烧法将CuO、NiO、Co3O4金属氧化物纳米晶负载在介孔二氧化硅微球的表面及孔隙中，研究发现，这些复合微球均具有较好的催化性能，制备过程如图1所示。

吸附分离

  具有超大比表面及较大孔容量的介孔二氧化硅，一直被认为是理想的吸附材料之一。制备出疏基改性的介孔二氧化硅，并将其用于汞离子的吸附，他们发现，该介孔材料对汞离子有较高的选择性和较强的吸附能力。使用水热法制备的介孔二氧化硅来吸附苦味酸,结果表明介孔二氧化硅对有机挥发酚类有较强的吸附能力，可用于含酚废水的处理。

**控释载体

  介孔二氧化硅微球具有特殊的介孔结构、易表面修饰和较好的生物相容性等性能，因而在**控释等领域有着重要的应用价值。尝试将HRP固定在介孔二氧化硅球上，研究发现该复合材料在保证二级结构的同时，还保持着较高的生物活性。利用中空多孔二氧化硅和头孢拉定来模拟**的可控负载与释放过程，研究发现，中空多孔二氧化硅能**减缓头孢拉定的释放速率，过程如图2所示。

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