纳米二氧化硅空心微球制备的研究进展

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1、纳米二氧化硅空心微球制备的研究进展：近年来，具有空心微球结构的材料，由于其独特的结构和形貌而具有许多奇特的性质，使其成为材料领域研究的热点之一。纳米二氧化硅空心微球其优异的性能使它在化学、生物医药、材料科学等领域具有广泛的应用前景。论文关键词：空心微球,二氧化硅,应用前景
空心微球的研究已成为材料学领域的研究热点，材料科学与其它学科的融合使得空心球的应用领域日益拓展，除了利用空心球质轻(与实心对应物相比)的特性，将其应用于传统的轻质填料或排料外，其中空部分能够容纳大量的客体分子或大尺寸的客体，而产

2、生一些奇特的基于微观包裹效应的性质而在一些新兴的领域也崭露头角，如以空心球的空腔微环境作为载体，用于化学微反应器、生物传媒、药物导弹和药物受控释放等；利用空心球在结构和性能上的可塑，用于压电转换、微波吸收、吸声降噪、光子晶体、宇航工业的抗紫外填料、低介电隔热元件、催化领域等；利用空心球的核层折光指数远低于壳层的折光指数，有可能对微波电磁场形成黑洞，可望获得高性能的雷达隐身材料；利用空心球材料特殊的力学、热学性质和良好的流动性，使其被作为轻质的隔热、保温、阻燃材料的研究对象[1-5]。许多材料如无机

3、材料、高分子材料、金属氧化物以及半导体材料等均已被制成空心结构，从而呈现出常规材料所不具备的特殊功能。
通过形成核壳结构复合材料，可以作为制备空心球的一种技术手段。内核作为硬模板，纳米晶、纳米棒、纳米片、纳米带、孔（介孔、微孔、大孔）作为构筑单元，在硬模板的表面进行组装，然后采用化学刻蚀或锻烧的方法，去掉核壳结构复合材料的模板内核，形成具有多级结构的空心球。对各种结构可控、性能可调的微米乃至亚微米尺度的空心球，尤其是无机空心球的制备和研究，俨然已成为材料科学的研究前沿，制备单分散性且粒径可控的空心

4、球壳材料是研究者多年追求的目标。纳米SiO2是目前应用最广泛的纳米材料之一，由于其具有高强度、高刚性、比表面积大、表面能高、能吸收紫外线等特点，在许多材料研究领域引起了广泛的重视，逐渐成为材料科学研究的热点[6]。
2.二氧化硅空心微球的制备方法
空心球壳材料作为一种新型的具有特殊形态的功能材料，与传统粉体材料有诸多的不同，其制备方法很多，但制备过程中仍然存在着许多问题，而且空心球制备的大多数方法还
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简介：刘良震（1980-），男，助理讲师，E-mail：ldcllfzsin

5、a.
只限于实验室研究阶段，难以进行工业化批量生产，因此空心球壳材料的制备技术仍需进一
步的研究和探索。目前的研究工作主要集中在开发制备各种不同组成和性能空心球壳材料的方法上，在合成过程中如何精确控制空心球的尺寸、几何均匀性、球壳厚度以及球壳的组成和结构，如何寻求新的反应条件温和、条件可控、易操作、一步法合成球壳材料，如何降低成本、进行工业化生产和应用，都是人们面临的前沿问题，仍需要人们共同做进一步的探索和努力。
一般讲，核壳结构复合物的组成包括四种形式：①无机无机；②无机有机；③有机无机；④有机

6、有机。用于空心球的制备，其中以有机无机形式的核壳结构相关的研究报道最多。无机的壳可以是无定形或多晶的组成形式，无机物包括金属、氧化物、金属的氢氧化物及盐、Ⅱ-VI族与Ⅲ-V族半导体材料，而有机物主要是聚合物，如聚苯乙烯、聚苯胺等。目前为止，通过不同种类无机物之间或是无机物与有机物之间的组合，人们已经成功合成出为数众多、形态结构各异的核壳结构复合材料。
在常规结构核壳复合材料中，由于壳层完全均匀包覆在内核的表面，壳层将内核与外界环境完全隔离起来，从而可以防止外界环境与内核的相互影响。Stǒber课题

7、组于1968年直接利用硅源的水解－凝聚过程制备出球形二氧化硅[7]。其开创性的工作为后来二氧化硅空心的深入研究奠定了基础。在空心球制备方面，往往普遍采用有机无机形式的核壳结构，而有机物主要是聚合物（如聚苯乙烯）。HannaBamnolker和ShlomoMargel课题组在乙醇与2-甲氧基乙醇的混合溶液中采用分散聚合的方法在73℃的温度下反应制备出了聚苯乙烯微球。通过一系列的实验，探讨了不同反应参数对聚苯乙烯微球大小及单分散性的影响，如单体的浓度，稳定剂的种类（聚乙烯吡咯烷酮、乙烯吡咯烷酮与乙烯基

8、乙酸盐的共聚物、聚乙烯乙酸酯）和浓度，分子量大小、引发剂的种类及浓度。这种分散聚合制备有机模板的方法为合成有机无机形式的核壳结构准备了条件，引起了空心球研究领域的研究人员浓厚的兴趣，为二氧化硅空心球的发展起到的积极的推动作用。
随着人们对二氧化硅空心的深入研究，制备方法也层出不穷，自组装法、模板法、乳液法、喷雾反应法、微封装法、超声化学法和射线辐照法等相继被人们所发现。但由于实验条件限制及反应过程的不易控制等诸多因素，一些方法仅仅限于实验室阶段，无法进行大批量的工业生产，目前主要采