二氧化硅（SiO₂）納米材料一直以來在科研領(lǐng)域占據(jù)著非常重要的位置,其中介孔二氧化硅納米顆粒（MSNs）有巨大的比表面積、易調(diào)節(jié)的孔道結(jié)構(gòu)和孔徑尺寸、良好的生物相容性以及化學(xué)穩(wěn)定性等自身結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì),在生物醫(yī)藥、催化領(lǐng)域、環(huán)境保護(hù)等方面顯示出了巨大的研究?jī)r(jià)值和潛在應(yīng)用,吸引了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。經(jīng)過科研人員的不懈研究,SiO₂顆粒和MSNs的制備方法已經(jīng)有多種可供選擇,但使用更簡(jiǎn)單溫和的方法制備低縮合度的SiO₂顆粒和MSNs還有待繼續(xù)研究。本論文在廣泛閱讀文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上分析了當(dāng)前有關(guān)SiO₂顆粒和MSNs的研究現(xiàn)狀,針對(duì)低縮合度的SiO₂顆粒和MSNs的制備和應(yīng)用具體開展以下幾方面的探究:（1）根據(jù)無表面活性劑的微乳液“pre-Ouzo”效應(yīng)的理論創(chuàng)新性的對(duì)經(jīng)典St?ber法的混合方式進(jìn)行了改變,將超純水,硅酸四乙酯（TEOS）和無水乙醇配制成摩爾比為124 H₂O:1 TEOS:45.8 EtOH的TEOS-H₂O-EtOH三元混合液,... 

【文章來源】：華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

溶膠-凝膠法制備SiO2顆粒的流程圖

華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文2在該過程中硅酸酯發(fā)生水解反應(yīng)后體系中的均相溶液首先形成穩(wěn)定的溶膠，溶膠的膠粒在陳化的過程中不斷發(fā)生緩慢的縮合反應(yīng)，膠粒之間逐漸交聯(lián)形成具有三維網(wǎng)絡(luò)狀形態(tài)的凝膠。凝膠經(jīng)干燥后即可得到SiO2粉末。為了更簡(jiǎn)單的制備單分散SiO2顆粒，科學(xué)家們?cè)谌苣z-凝膠法的原理上進(jìn)行了很多研究。1956年，Kolbe[4]在進(jìn)行四乙氧基硅酸鹽在醇溶劑中與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)在某些堿的存在下，該反應(yīng)可以形成均勻的球形SiO2顆粒。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)科研人員合成SiO2顆粒起到了啟迪作用，但是該實(shí)驗(yàn)還未系統(tǒng)的探究反應(yīng)條件，實(shí)驗(yàn)還存在很多缺陷，比如對(duì)反應(yīng)物的純度要求非常高，反應(yīng)速度太慢等。1968年，Stber[5]在Kolbe的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，首次使用堿性溶液氨水做反應(yīng)的催化劑。他認(rèn)為氨水不僅可以催化硅源的水解縮合提高反應(yīng)的速率，而且是SiO2顆粒呈球形的形貌催化劑。Stber通過調(diào)節(jié)反應(yīng)所用硅酸酯的種類和濃度、醇溶劑的種類和濃度、氨水的濃度、水的濃度等對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了非常系統(tǒng)的探究，在較短的時(shí)間內(nèi)制備出了粒徑在0.05-2μm范圍內(nèi)的單分散SiO2顆粒（如圖1-2）。Stber法對(duì)反應(yīng)物純度的要求降低了，反應(yīng)速度有了非常大的提升，并且產(chǎn)物SiO2顆粒粒徑均勻、單分散性良好、表面易功能化，顆粒質(zhì)量也有了很大的改善。簡(jiǎn)便高效的Stber法極大地推動(dòng)力了SiO2顆粒的發(fā)展，成為制備單分散SiO2顆粒的首選方法。圖1-2Stber法制備得到的SiO2顆粒[5]Fig.1-2SilicaparticlespreparedbyStbermethod

華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文7創(chuàng)造性的合成了具有巨大比表面積和規(guī)則有序孔道的M41S系列的介孔材料。三種代表介孔材料（MCM-41，MCM-48和MCM-50）的形貌如圖1-3所示。介孔材料有很多自身優(yōu)勢(shì)，比如內(nèi)部分布著大量孔徑尺寸分布狹窄且孔道結(jié)構(gòu)規(guī)則有序的介孔，這極大的提高了它的比表面積，并且長(zhǎng)程有序且方便調(diào)控的孔徑尺寸有利于其更廣泛的應(yīng)用研究。因此介孔材料的特殊的結(jié)構(gòu)決定了它具有與許多傳統(tǒng)材料（比如微孔沸石分子篩等）有不同的物理化學(xué)性質(zhì)，這些獨(dú)特的自身優(yōu)勢(shì)使得介孔材料在大分子的吸附[29]、分離[30]以及催化反應(yīng)[31]中發(fā)揮了出了重要的作用。圖1-3常見介孔材料的結(jié)構(gòu)(a)MCM-41,(b)MCM-48,(c)MCM-50[28]Fig.1-3Structureofcommonmesoporousmaterials(a)MCM-41,(b)MCM-48,(c)MCM-50其中二氧化硅材料的制備原料豐富且有良好的生物相容性和可降解性在研究上處于重要位置。因此，具有更高的比表面積和易調(diào)控的孔結(jié)構(gòu)的介孔二氧化硅顆粒（MSNs）迅速成為了世界各國學(xué)者的研究對(duì)象。MSNs具有的優(yōu)勢(shì)可以在催化[32-36]、生物醫(yī)藥[37-44]，環(huán)境保護(hù)[45-47]等方面發(fā)揮出巨大的潛在應(yīng)用。目前，常用溶膠-凝膠法制備MSNs，在體系中加入表面活性劑做模板或加入嵌段共聚物等造孔劑形成孔道規(guī)則的MSNs。具體方法有稀溶液法、微乳法、添加劑與模板劑法。除此之外濕化學(xué)刻蝕法也可以制備MSNs，該方法主要通過使用強(qiáng)堿做刻蝕劑，在高溫水熱條件下在二氧化硅殼上引入介孔，多用于“表面保護(hù)刻蝕”，得到的MSNs多為無序孔道。1.3.1稀溶液法2001年，龐文琴等人[48]使用稀溶液法成功制備了MCM-41。反應(yīng)在80℃下

【參考文獻(xiàn)】：
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