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纳米二氧化硅的结构、制备及应用纳米二氧化硅的结构、制备及应用摘要:纳米二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一,因其粒径很小，比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用。
本文整理相关文献，介绍纳米二氧化硅材料的结构特征、主要制备方法及相关应用。
关键词:纳米二氧化硅结构特征制备应用一、引言[1]纳米材料是当今无机化学及材料化学研究的热门课题之一，因其具有表面效应、宏观量子隧道效应和小尺寸效应，其所表现的诸如熔点、磁性、光学、导热、导电等性质，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。
因此纳米材料被广泛的应用于医药学、电子工业、环境科学和纺织工业等领域，具有广阔的前景。
纳米二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一,因其粒径很小，比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用。
纳米二氧化硅俗称"超微细白炭黑"，广泛用于各行业作为添加剂、催化剂载体，石油化工，脱色剂，消光剂，橡胶补强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂，金属软性磨光剂，绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料及喷涂材料、医药、环保等各种领域。
纳米二氧化硅因其独特的性质引起了国内外科学家的广泛关注。
本文整理相关文献，介绍纳米二氧化硅材料主要制备方法及相关应用。
二、纳米SiO2的结构特征[2-3]SiO2按制备方法可分为气相法SiO2和沉淀法SiO2,这两类SiO2表面都存在大量残键和不同键合状态的羟基(相邻羟基、隔离羟基和双羟基),这种高活性的表面微观结构使SiO2极易以一次团聚体为基本单元联结成球状、线链状、团簇状等三维立体骨架或点阵结构形式。
在X射线衍射下,气相法纳米SiO2和沉淀法纳米SiO2粒均呈无定形结构,气相法SiO2粒径小,尺寸均一,表面羟基含量低,吸附活性高,内部结构几乎完全是排列紧密的三维网络状结构,具有一定的物理化学稳定性。
树枝状介孔硅纳米材料的可控合成及生物应用中文摘要介孔硅纳米材料由于其独特的结构和理化性质，近年来在药物递送系统研究中受到了极大关注。
与传统的二氧化硅纳米颗粒相比，树枝状纳米二氧化硅材料不仅具有三维树枝状骨架和大的中心径向发射介孔结构，而且其孔表面结构多变，有更大的比表面积和更高的负载能力，作为载体能够有效负载大分子蛋白、小分子药物及发光化合物，还具有成为疫苗佐剂的潜能。
通过对制备条件的精准调控，可以有效合成不同形貌、粒径大小、孔结构的介孔纳米材料，为新型二氧化硅载体材料的应用和发展提供实验参考。
因此，本论文紧密围绕树枝状介孔硅纳米材料的研究，重点考察了该材料的结构调控因素、药物负载能力和生物成像功能，探索了树枝状介孔硅纳米材料的相关生物学应用。
全文主要包括以下四个部分：第一章：简要介绍了介孔纳米材料的几种合成方法及其在药物递送、生物成像和作为组织再生的生物活性材料等生物领域的应用现状。
第二章：具有二级孔结构的树枝状介孔硅材料的合成及其作为药物载体的生物相容性研究。
通过控制原料比例、温度、转速、时间等合成条件制备出一系列具有二级孔结构的树枝状介孔硅材料，对不同反应条件下合成出的材料进行了表征和分析，并通过细胞毒性、体外降解等实验考察了具有二级孔结构的树枝状介孔硅材料的生物相容性，进而根据体外药物负载和细胞摄取实验确定了其作为阿霉素和核糖核酸酶A的载体在细胞内递送的有效性。
该材料特殊的多级结构和共负载能力使其在协同治疗应用中展示出潜在的应用前景。
第三章：钌配合物掺杂型树枝状介孔硅材料的合成及其作为药物载体的发光成像应用研究。
通过选用含功能基团的钌配合物作为原料，合成出钌配合物掺杂型树枝状介孔硅材料，考察了该复合材料的细胞毒性、药物负载能力及生物成像能力。
研究结果表明：相较于单独的钌配合物，合成出的钌配合物掺杂型树枝状介孔硅材料细胞毒性显著降低，同时该材料展现出良好的药物负载和细胞内发光成像的复合功能。
纳米二氧化硅的制备、表征及对废水中染料吸附1实验目的1 掌握纳米材料二氧化硅的制备方法2学习纳米材料的分析测试手段3 了解废水处理的方法2实验原理纳米二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一,因其粒径很小，比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，由于它在磁性、催化性、光吸收、热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出特异功能，可用于橡胶、化纤、塑料、油墨、催化剂、造纸、涂料、精密陶瓷等行业。
近两年来，有研究人员采用纳米二氧化硅作为吸附剂，针对不同污染物进行吸附过程及机制的研究。
纳米二氧化硅制备方法如下：通常条件下, 硅酸钠与盐酸反应生成硅酸沉淀, 即:Na2SiO3 + 2HCl+ H2O＝H4SiO4 + NaCl另外, 硅酸单体之间也进行缩聚反应:同时硅酸单体本身的脱水反应也很快:因此能迅速形成许多相对致密的SiO2胶体颗粒, 经过过滤、洗涤、干燥和高温灼烧得到纳米二氧化硅。
纳米二氧化硅有很多孔结构，具有比较大的比表面积，且表面有丰富羟基，能够吸附很多物质，如废水中的有机物等。
3 实验试剂和仪器吐温80；硅酸钠(Na2O·xSiO2)，模数3100，郑州泡花碱厂；盐酸(HCl)，CP，上海化学试剂总厂；AgNO3，CP，天津化学试剂厂；亚甲基蓝粉末，商用载体SiO2，青岛海洋化工厂。
集热式磁力搅拌器；干燥箱：101-2型, 无锡干燥设备厂；马弗炉；UV-2450可见光分光光度计；透射电子显微镜（TECNAI G0）；Brukers D8型X-射线粉末衍射仪(CuKα靶)。
4 实验内容4.1纳米二氧化硅的制备将浓度为1mol/L 盐酸20ml加入500ml的烧杯中，滴加表面活性剂（吐温80）20滴，加入搅拌磁子，水浴加热至50～60℃，滴加入质量分数为20%的硅酸钠溶液，随着硅酸钠溶液的不断加入，溶液逐渐变混浊，当pH=5时（用pH试纸检验），溶液变成白色悬浮液；盐酸与Na2O·x SiO2的反应如下:Na2O·x SiO2+nH2O+2 HCl= 2NaCl+xSiO2·(n+2)H2O沉淀静置老化后，抽滤，用蒸馏水反复洗涤沉淀，并用质量浓度为15%的AgNO3溶液检测洗液中的Cl-，至溶液中无AgCl白色沉淀为止, 常压80℃烘箱干燥。
毕业设计开题报告应用化学纳米二氧化硅的制备及复合材料性能研究一、选题的背景和意义纳米SiO2 为无定型白色粉末,无毒、无味、无污染,表面存在羟基和吸附水,具有粒径小、纯度高、密度低、比表面积大、分散性能好的特点,以及优越的稳定性、补强性、触变性和优良的光学及机械性能,广泛用于陶瓷、橡胶、塑料、涂料、颜料及催化剂载体等领域,对产品的升级具有重要意义。
纳米氧化镁还可作为填料增强剂用于涂料、化妆品、橡胶和塑料。
此外,近年来在生物、医学方面也得到了应用。
纳米固体或纳米微粒是指颗粒粒度属于纳米量级(1nm～100nm)的固态颗粒。
纳米SiO2固态颗粒主要是用人工方法合成的。
方法可分为干法和湿法两大类。
干法包括气相法和电弧法,湿法有沉淀法和凝胶法。
其中沉淀法生产流程简单,能耗低,是目前主要的制备方法。
目前,制备纳米SiO2 的方法有很多,人们用等离子体法、CVD等方法已成功制备纳米级SiO2 玻璃粉或非晶薄膜,还有像沉淀法、溶胶- 凝胶法、微乳液法、真空冷凝法等,都可以制得纳米SiO2 粉体。
其中化学沉淀法制备过程简单,且对实验设备要求不高,能耗少,投资低。
二、研究目标与主要内容（含论文提纲）制备纳米二氧化硅的方法和复合材料（聚乙烯）加入纳米二氧化硅以后的性能的变化。
三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等实验原理：用水玻璃为原料制备纳米二氧化硅时,其实验原理一般为:H2SO4+Na2SiO3---------Na2SO4+H2SiO3H2SiO3------------H2O+SiO2仪器与试剂：试剂硅酸钠(AR，如皋市金陵试剂厂)、浓硫酸(AR，衢州巨化试剂厂)、氯化钠(AR，上海试四赫维化工有限公司) 、无水乙醇（AR，杭州长征化学试剂有限公司）仪器磁力搅拌器、分析天平、烧杯、抽滤瓶、真空泵、干燥器、烘箱、万能电子拉力机等。
实验步骤：(1)配制15. 00%NaCl溶液即用天平称量150.00gNaCl固体,然后用蒸馏水冲稀至1L。
一种在纳米sio2表面接枝聚合物的方法纳米SiO2是一种常见的无机纳米粒子，由于其具有良好的物理化学性质，使其在材料科学、化学等领域中得到广泛的应用。
而将聚合物接枝在纳米SiO2表面，则可进一步拓展其应用范围。
本文将探讨一种在纳米SiO2表面接枝聚合物的方法。
1. 实验设计将纳米SiO2表面接枝聚合物的方法，涉及到以下三个方面的实验设计：纳米SiO2的表面处理、聚合物的选择和合成接枝。
1.1 纳米SiO2的表面处理在将聚合物接枝在纳米SiO2表面之前，需要对纳米SiO2进行表面处理。
该处理的目的在于去除或减少其表面的活性基团，以避免影响聚合物接枝效果；同时还需在表面引入特定的活性基团，以促进聚合物与纳米SiO2表面的化学反应。
其中，表面处理方法可采用物理和化学方法，并可结合纳米SiO2的性质来选择合适的处理方法。
1.2 聚合物的选择对于聚合物的选择，需要考虑其化学性质、分子结构和亲和性等因素。
在聚合物的选择过程中，可根据其与纳米SiO2表面活性基团的亲和性来筛选合适的聚合物，如聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚苯乙烯等。
1.3 合成接枝完成纳米SiO2表面的处理和聚合物的选择后，即可进行接枝反应。
该反应方式可采用原位聚合法或后处理法。
在原位聚合法中，聚合物的单体会在纳米SiO2表面上直接聚合生成接枝聚合物；而后处理法则是先将聚合物合成好，再通过化学反应或物理吸附的方式将其接枝在纳米SiO2表面上。
其中，后处理法具有灵活性和可控性强的优点。
2. 实验流程将聚合物接枝在纳米SiO2表面的具体实验流程如下：2.1 纳米SiO2的表面处理可采用以下两种表面处理方法之一：物理方法——通过高温灼烧、超声波或磁搅拌等方法去除表面的活性基团。
化学方法——通过酸或碱的处理，引入表面的活性基团，如羧基、氨基、硅烷等。
2.2 聚合物的合成根据实验需求，选择合适的聚合物进行合成，并在其中引入反应活性基团，如双硫键、环氧基、羧基等。
纳米SiO2的修饰改性及其在吸附剂中的应用作者：崔月梅张雅莉朱祥兵来源：《硅谷》2011年第22期摘要：综述国内外纳米二氧化硅的表面改性方法，并介绍纳米二氧化硅作为固相萃取吸附剂在富集分离科学中的应用。
关键词：纳米SiO2；改性；吸附剂中图分类号：O614.411 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1120040－01纳米材料是近年来受到广泛重视的一种新兴功能材料，纳米粒子的粒径在1～100nm之间[1]，属于原子簇与宏观物体交界的过渡状态，它既非典型的微观体系又非典型的宏观体系，具有一系列新异的物理化学特性，具备一些优越于传统材料的特殊性能。
它是80年代刚刚发展起来的先进材料，被美国材料科学会誉为“21世纪最有前途的材料”。
纳米SiO2是纳米材料中的重要一员，纳米二氧化硅颗粒具有常规材料所不具备的特殊性能，因而在电子、橡胶、陶瓷、塑料、涂料、医药、化妆品、光子晶体、催化剂载体、涂料、色谱填料及高分子复合材料等许多领域，有着非常广泛的应用前景[2，3]。
1 纳米SiO2的表面修饰改性纳米SiO2具有比表面积大、表面结合能极强等特点，粒子之间可通过隧道效应、电荷转移，以及分子间氢键、静电等方式相互作用，致使纳米SiO2极易团聚而不能发挥其优异性能[4，5]，纳米SiO2的团聚问题已成为其应用中的瓶颈。
所以必须对其表面进行改性，消除或减少表面硅羟基的量，使产品由亲水变为疏水，拓宽其应用范围。
纳米SiO2的表面改性是指通过物理、化学等方法对纳米SiO2表面进行处理，使纳米粒子表面的活性羟基和不饱和悬空键与改性剂分子间的结合力增强，有效地降低纳米粒子的表面结合能，从而实现纳米粒子的分离[6]。
1.1 化学法改性制备纳米SiO21.1.1 醇、酸改性纳米SiO2醇、酸类化合物可与纳米SiO2表面含有的大量羟基及不饱和残键发生化学反应，使纳米粒子表面链接有机基团，从而提高纳米粒子与有机物的相容[7]。
纳米二氧化硅的制备及其吸附性能一、实验目的纳米二氧化硅是一种无毒、无味、无污染的非金属材料，其平均粒径在1～100nm之间,呈絮状和网状的准颗粒结构,为球形状。
由于纳米二氧化硅比表面大、表面能量高、化学反应活性大,可与聚合物基体发生界面反应,因此纳米二氧化硅作为工业填料能对聚合物起到增强、增韧的作用 . 随着研究的深入,纳米二氧化硅在军事、通讯、电子、激光、生物学等领域都得到了广泛的应用。
本研究采用醇盐水解沉淀法制备二氧化硅纳米粉，并以SiO2为载体研究Ag+浓度、吸附温度及吸附时间对负载能力的影响。
目的是为了解二氧化硅的吸附性能，进一步熟悉Ag+ 的定量分析方法，掌握吸附曲线的绘制。
二、实验原理1、二氧化硅纳米粉的制备正硅酸乙酯在碱的催化下，与水反应，通过水解聚合过程可生成二氧化硅。
反应式如下nSi(Oc2H5)4+4nH2O→nSi(OH)4+4nC2H5OHSi(OH)4在乙醇和水的混合液中，由于体系的碱度降低从而诱发硅酸根的聚合反应，转化成硅羟基—OH，在它的表面吸附有大量的水，如果失水，这种硅氧结合就会迅速发生，形成S i—O—结构，迅速增长成粗大的颗粒。
极性分子乙醇起到了隔离的作用。
形成硅氧联结，从而制得小颗粒的二氧化硅。
nSi(OH)4→nSiO2+2nH2O2、负载能力负载能力S定义为每100gSiO2负载银的克数。
SiO2 对Ag+有较强的吸附作用，用一定量的SiO2吸附一定量已浓度的Ag+溶液，就可以用充分吸附后的滤液中的Ag+量来确定SiO2的负载能力。
3、Ag+浓度的确定在含有Ag+的滤液中，加入适量的稀硝酸，以铁铵矾作指示剂，用NH4SCN的标准溶液滴定，首先析出AgSCN白色沉淀，当Ag+完全沉淀后，稍过量的SCN-与Fe3+生成红色[Fe(SCN)]2+，指示终点到达。
滴定中应控制铁铵矾的用量，使Fe3+浓度保持在0.0015mol/L左右，直接滴定时应充分摇动溶液。
SiO2(AG)ZnO的制备及其吸附和光催化性能研究的开题报告题目：SiO2(AG)ZnO的制备及其吸附和光催化性能研究研究背景和意义：光催化技术已经成为一种重要的环保技术，可用于废水处理、空气净化、有机物降解等领域。
ZnO作为一种光催化材料，具有良好的光催化性能，但由于其低的光吸收率和光生电子-空穴对的快速复合等限制，其光催化性能受到了一定的限制，因此需要对其进行改进。
将ZnO和其他材料复合制备成纳米复合材料，可以利用其各自的优点和互补作用，从而提高光催化性能。
SiO2作为磁性载体，可以提高催化剂的稳定性和可重复使用性，因此将SiO2和ZnO进行复合制备，可以进一步提高光催化性能。
研究内容和方法：本课题拟采用溶胶-凝胶法制备SiO2(AG)ZnO纳米复合材料，并对其进行物化性质测试（如SEM、TEM、XRD等），并研究其吸附和光催化性能。
具体步骤如下：1. 制备SiO2(AG)纳米颗粒：将沉淀法制备得到的SiO2颗粒经过PEG改性，并于Ammonia水（25%）作为催化剂和PEG（mSiO2: mPEG = 1: 1）保持0℃下同时醇解30min,得到SiO2(AG)纳米颗粒。
2. 制备SiO2(AG)ZnO纳米复合材料：将Zn(CH3COO)2和SiO2(AG)分别在甲醇中溶解，然后缓慢滴加Zn(CH3COO)2溶液到SiO2(AG)溶液中，调节pH值至8, 在室温下反应24h，得到SiO2(AG)ZnO纳米复合材料。
3. 物化性质测试：利用SEM、TEM、XRD等测试手段对样品的形貌、结构和晶型进行表征。
4. 吸附和光催化性能研究：利用亚甲基蓝的吸附实验测定样品的吸附性能，利用甲基橙的光催化分解实验测定样品的光催化性能。
研究预期结果：1. 成功制备SiO2(AG)ZnO纳米复合材料，并对其进行形貌和晶形结构表征。
2. 研究了制备方法对复合材料光催化性能的影响，并了解其吸附和光催化性能。
3. 提高了ZnO的光催化性能，并提高其使用稳定性和可重复性，为其在废水处理、空气净化和有机物降解等领域的应用打下基础。
