纳米空心二氧化硅的合成及在蛋壳形催化剂制备的应用(4)
景，引起了广泛的关注[12-15]
。如SiO2空心球可用做色谱分离的载体、控制药物缓释的
载体及生化试剂或磁性物质的保护剂;TiO2空心球在精细化工及光催化方而呈现出常
规材料所不具备的特殊功能，具有广泛的应用前景;含有Au、Ag等贵金属的空心球作
为重要的催化材料，也具有非常高的应用价值;此外，聚合物的空心球可以包裹生化酶，
用于酶催化反应，也可作为微反应器，使某些特定的反应在其内发生。空心微球最初
是由核/壳复合结构材料演变而来，可通过调节复合材料的结构，尺寸从而达到对其性
质的控制，实现对其光、热、电、磁、力学及催化性质的大范围裁剪。随着科研工作
的不断进步，人们已开发出了工艺更简单、条件更温和、不受模版控制、产率更高的
合成技术。
1.4 空心球形纳米材料的制备
由于空心球形纳米材在催化剂载体、气体吸附、重金属离子吸附、无机物运载、
半导体粒子等方面有厂泛的应用，在过去十多年，人们在合成方面进行大量的研究。
制备空心微球, 一般都需要球型模板, 最常用的模板是胶体粒子, 如PS的SiO2胶体颗
粒等。至今，合成技术日益成熟，可作为模版的物质越来越多，如表面活性囊泡[16]
、
胶束[17]
、聚合物[18]
、微乳液滴[19]
等。与此同时，喷雾反应技术，超声技术和自组装技
术等一些新技术已被引入到空心球的制备方法中。
1.4.1 模板法
模板法是制备空心微球的典型方法。该方法的基本原理是以纳米微粒为模板，在
制备过程中，通过静电吸附，化学反应或溶胶-凝胶等手段形成表面包覆的核/壳结构
粒子，通过热处理或化学反应取出核模板，得到了空心纳米粒子，球的大小由模版粒
子尺寸决定。模板法是一种直观的方法，被广泛的只用。用这种方法可制备出纳米或
微米尺寸的金属或氧化物微球。如Yang[20]
等用硫酸处理过的PS溶胶粒子作模板, 钛
酸丁酯在直流电场下发生溶胶-凝胶过程, 煅烧除去PS模板后,形成的TiO2空心球具有
层柱状的球壳。
但是这种方法也有很大的局限性，因为空心微球的大小由模板尺寸确定，因此必
须制备出一定要求的模板，上述的那些手段难以有效地实现对模板的完整包覆，在去
除模板过程中容易发生壳层聚合物的凝结，球壳容易破坏，工艺复杂，工作量大。
1.4.2 喷雾干燥法
喷雾干燥技术是流化技术用于干燥的方法，能直接将溶液、乳状液、混悬液等干
燥成粉末或颗粒,是一种在工业常用的粉体制备技术。采用喷雾反应法制备空心球材料
的过程如下:先以水、乙醇或其他溶剂将目标前驱体配成溶液,再通过喷雾装置将溶液
雾化, 雾化液经过喷嘴形成液滴进入反应器中,液滴表面的溶剂迅速蒸发, 溶质发生热
分解或燃烧等化学反应, 沉淀下来形成一个空心球壳,从而得到了空心球的结构。
Lyonard[21]
等利用喷雾干燥技术制备二氧化钛纳米粉体，借助于SAXS/USAXS、N2吸
附和电镜等手段，研究了离子强度、固含量、对微孔二氧化钛的形态和纳米结构的影
响，研究发现微球的微观结构和溶液的离子强度有很大的关系，增加离子强度，有利
于液滴在雾化过程的分裂，形成较好的粉体，有利于凝胶粒子的形态弯曲，形成较好
的球形粒子。
该法采用液相前驱体的气溶胶过程,可使溶质在短时间内析出,且制备过程连续、
下一篇：抗生素制药废水处理工艺设计