中空SiO2微纳球的制备技术及应用研究

摘要

中空微纳球是一种具有独特形态和结构的新型材料，粒径处于纳米级到微米级，由于其具备的特殊结构，中空微纳球材料被广泛地应用于化学和生物催化、药物载体、多孔陶瓷、光学材料、轻质填料等领域。中空结构材料的制备方法主要包括模板法、自组装法以及微乳液法等，其中模板法是制备中空微纳球最常用的方法。当前主要用到的模板有CaCO3、聚苯乙烯（PS）微球、聚谷氨酸钠以及高分子乳胶粒等，但这些制备方法中仍存在一些局限，如模板的合成过程复杂、模板去除过程中对环境产生影响、制备成本高等。本论文采用水热法合成了一种绿色的胶体碳球模板，并以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为表面活性剂成功地制备出了粒径均匀，分散性好且球形度高的中空SiO2微纳球。
　　在水热法合成胶体碳球模板过程中，分别对反应温度、保温时间以及葡萄糖浓度进行研究和分析，确定胶体碳球合成过程中的优化实验条件。当葡萄糖浓度为0.5mol/L、反应温度为180℃、保温时间为10h时，得到的胶体碳球平均粒径为0.5μm，粒径大小均匀，分散性好且球形度高。
　　在制备中空SiO2微纳球的过程中，分别对体系的pH值、硅源TEOS的用量、表面活性剂CTAB的用量进行了研究和分析，确定中空SiO2微纳球制备过程中的优化制备参数，即在200mL乙醇和100mL去离子水的溶剂体系中，当pH=10，TEOS用量为10mL，CTAB用量为2g时得到的中空SiO2微纳球粒径大小均匀、分散性好且球形度高，同时对中空SiO2微纳球形成机理进行了初步的分析。
　　对中空SiO2微纳球在药物载体和多孔陶瓷领域的应用进行研究和分析。实验结果表明，制备的中空SiO2微纳球对Aspirin药物载药量达到了26％，且能够表现出优异的pH响应可控释放性能，在医学领域能够得到广泛的应用；利用制备的中空SiO2微纳球作为陶瓷原料，得到的多孔二氧化硅陶瓷经测试表明，其介电常数为2.76，密度为0.81g/cm3，是一种低介电、低密度的轻型材料，可望应用于航空航天领域。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 中空微纳米材料研究进展

1.3 中空SiO2微纳球的制备方法

1.4 胶体碳球概述

1.5 中空SiO2微纳球的应用

1.6 选题依据及主要研究内容

第二章 实验研究方法及表征

2.1 实验仪器与药品

2.2 主要实验内容

2.3 表征测试手段及方法

第三章 水热法制备胶体碳球模板材料

3.1 水热合成原理

3.2 反应条件对合成胶体碳球模板的影响

3.3 优化条件下制备的胶体碳球及表征

3.4 水热法制备胶体碳球的生长机理

3.5 本章小结

第四章 中空SiO2微纳球的制备

4.1制备原理

4.2 正硅酸乙酯的水解-缩合反应

4.3 表面活性剂CTAB

4.4 反应条件对形成中空SiO2微纳球的影响

4.5 优化条件下制备中空SiO2微纳球及其表征

4.6 中空SiO2微纳球的形成机理

4.7 本章小结

第五章 中空SiO2微纳球应用研究

5.1 中空SiO2微纳球药物载体

5.2多孔二氧化硅陶瓷

5.3 本章小结

第六章 全文结论及展望

6.1 全文结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果