摘要
介孔二氧化硅材料以其比表面积大、孔径可调等优势而在多孔材料领域独树一帜。等级结构的合理设计可以增加它们的接触表面积，从而使它们在多个领域得到了应用，例如吸附、分离、催化和生物传感器等。然而，如何利用简单方式，开发制备各种不同结构的等级介孔二氧化硅材料仍然是一项挑战。介孔二氧化硅空心球因其独特的空心内核和多孔外壳的组成而受到了广泛的关注，尽管在之前就已经有许多关于介孔二氧化硅空心球制备方式的报道，但是到目前为止，还没有关于制备粒径尺寸在100 μm以上的介孔二氧化硅空心球的报道。此外，介孔二氧化硅“球上球”因其独特的表面形貌，使得主核粒子与其外表面的附着粒子表现出显著不同的性质，其特性已被用于高效液相色谱(HPLC)、固定化酶、催化、非线性光学和药物输送等领域。虽然此前已经有许多基于阳离子表面活性剂利用一锅法制备介孔二氧化硅“球上球”的合成方式的报道，但是利用非离子表面活性剂制备介孔二氧化硅“球上球”的方式却鲜有人报道。本研究基于简单的硅前驱体/非离子表面活性剂/强酸(aq.)合成体系，以聚乙烯醇(PVA)为唯一添加剂,通过一锅法成功制备出了粒径尺寸大于100 μm的介孔二氧化硅空心球粒子以及介孔二氧化硅“球上球”粒子。 (1)论文第一部分采用经典的硅前驱体/表面活性剂/HCl(aq.)合成体系，以硅酸钠为硅源，嵌段共聚物PEO13PPO30PEO13(L64)为表面活性剂，PVA为唯一的添加剂，通过一锅法制备出了介孔二氧化硅空心微球。研究结果表明:(a)本实验最佳条件下所得的样品，平均粒径为127μm,空腔内径约为其55.6％。(b)介孔二氧化硅微球的形成取决于PVA的存在，其空心结构形成于低温搅拌的过程，实验中未引入任何空腔结构的模板剂，样品的空腔结构通过硅酸盐液滴由外向内的反应生成。(c)L64的使用量对控制二氧化硅粒子的形貌有关键作用，当L64添加量减少到0.5 g时，二氧化硅不再表现为粒径大于100 μm的空心球，而是表现为粒径尺寸小于20 μm的“球上球”。 (2)论文第二部分采用与第一部分相同的合成体系，基于实验条件的优化，通过一锅法制备出了介孔二氧化硅“球上球”。实验结果表明:(a)本实验最佳条件下制备的样品P20L0.4H11@5/35,比表面积为900 m2·g-1,孔体积为0.47 cm3·g-1，核心微球平均粒径为5.1 μm。(b)PVA的存在是二氧化硅成球的关键，且其加入量可以控制微球的尺寸。随PVA溶液的添加量由10 g增加到40 g,核心微球的平均粒径尺寸由6.6 μm递减到3μm。(c)“球上球”结构是随反应时间逐级形成的，其形成过程大致分为两个阶段:首先是核心微球的形成，其次是外层小球的形成，且外层小球的形核发生在核心微球的表面。
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