中空介孔二氧化硅的制备及改性(3)
1.2.3 单一的软模板的合成方法
以硅酸钠为硅源，CTAB为模板，丙醇为溶剂合成具有介孔结构的SiO2中空球[5,6]。丙醇和CTAB的摩尔比影响介孔SiO2中空球的形貌。其摩尔比在8:1-9:1范围内可得SiO2中空球，摩尔比增大，两个相邻孔的中心距离增大，孔有序性下降。
通过Stöber法合成二氧化硅实心微球[7]，在中空化过程中使用表面修饰剂PVP作为保护，防止微粒团聚，碱液穿透PVP进入微球，将纳米微球腐蚀分解成更小的微粒，利用Si-O-Si的水解-交联的可逆性，在核周围形成壳层，从而形成空腔结构[8]。
1.2.4 两种以上的软模板的合成方法
以PVP和CTAB为混合模板[9]，由于PVP模板的团聚性，一般用来合成空心的微球，而CTAB作为常用的合成介孔材料的模板试剂，将二者混和利用，首先在碱液内PVP团聚，溶入CTAB后即在剧烈搅拌下加入TEOS，搅拌2 h后，高压800 ℃反应48 h，锻烧去除模板即得中空介孔二氧化硅纳米微球。
在中空氧化硅球的制备阶段，采用硬模板方法制备中空微球需先制备硬模板剂，而采用软模板方法不需此过程，一般在合成过程中自动形成球状团聚。采用软质模板方法可简捷、快速地制备出纳米孔中空微球。在目前文献报道的中空化处理中，主要是通过锻烧或化学溶剂去除模板，从而达到中空化微球的目的。在中空化过程中，由于硬模板试剂不易溶剂抽提，而合适的复合模板体系较少，且抽提过程复杂。在高温锻烧脱除去模板过程中，Si-OH脱水形成Si-O-Si，构成二氧化硅三文网络结构，导致孔壁坍缩，同时由于失去-OH等官能团，会极大减弱药物与介孔材料之间的相互作用，从而减少介孔材料的吸附性能和缓释性能。
1.3 中空介孔氧化硅材料的应用
1.3.1 介孔材料的性能特点
介孔材料具有规则的介孔（2～50 nm）孔道，很大的比表面积和孔道体积，这是介孔材料的特点。另一方面介孔孔道由无定型孔壁构筑而成，因此，与微孔分子筛相比，介孔材料具有较低的热稳定性与水热稳定性。介孔材料的窄的孔径分布，规则的孔道排列以及组成的灵活性等特点使其可以作为良好的催化剂和催化剂载体 从而应用于大分子催化反应。另外，介孔材料也是研究介孔吸附的模型化合物；介孔材料可以用来分离生物大分子；在微电子和光学应用等方面，介孔材料也可以是良好的主体。
1.3.2 介孔氧化硅在催化材料领域的应用
微孔的沸石分子筛用于催化与吸附领域已众所周知，但由于其孔径尺寸的局限性，对于一些大分子反应，就显得无能为力。而介孔氧化硅材料所具有的规则大孔道，为某些较大烃类分子进行烷基化、异构化等催化反应提供了理想场所。纯硅的介孔MCM-41材料，由于骨架网络中缺陷少从而催化活性不高。当骨架中引入了其它金属离子后，骨架中的电子受阳离子作用而接近金属离子[10]，从而使骨架中羟基活化，并产生较强的Bronsted酸性中心或Lewis酸性中心。同时，骨架中掺杂的金属离子与硅的比例可以调节，骨架阳离子之间具有可交换性，从而可以人为控制介孔材料中酸性中心的多少及酸碱强弱，从而可以有选择的吸附催化反应[11]。
1.3.3 在生物医药材料领域的应用
介孔氧化硅材料所特有的在纳米范围内规则排列且可调节的孔道结构，为人们对超微粒子的研究供了良好的物质条件。通过离子交换或注入的方式，就可以在介孔孔道内装载，并形成均匀、稳定且尺寸可调的离子、原子或分子团簇。作为其他纳米材料、生物大分子及缓释药物的载体，其在生物、医药、生物工程等领域有很大的应用价值，利用空心介孔纳米二氧化硅微粒作为微胶囊包覆布洛芬药物分子，在缓冲液内进行缓释实验，48h释放达到90%[12]。布洛芬药物分子在表面可修饰的中空介孔SiO2球中的储存和释放能力，其载药量远远大于比表面积和孔容与之相近的MCM-41材料，而药物释放速度却远低于MCM-41。装载药物的中空球体释放药物的速度可以通过外在环境的调节加以控制，这使得药物可以在特定地点，特点时间缓释，有很大潜在应用价值。