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纳米硅材料的制备研究进展

孙敏;李俊华;王佳

【摘要】本文综述了纳米硅材料的制备方法.包括气相法、溶胶-凝胶法、沉淀法、

微乳液法等.并对其工艺作了详细的描述.文章最后对纳米硅材料的应用前景进行了

展望.%Thepaperreviewedpreparationmethodsofnano-silica,which

mainlyincludedgasphasemethod,sol-gelmethod,precipitationprocess,

microemulsionmethodandsoon.Itdescribedthetechnologiesindetial.

Atlast,theapplicationprospectofnano-ilicawasdepicted.

【期刊名称】《化学工程师》

【年(卷),期】2012(000)007

【总页数】3页(P48-49,57)

【关键词】纳米硅;制备;进展

【作者】孙敏;李俊华;王佳

【作者单位】延长油田股份有限公司南泥湾采油厂,陕西延安716007;陕西省石油

化工研究设计院,陕西延安710054;陕西省石油化工研究设计院,陕西延安710054

【正文语种】中文

【中图分类】O613

纳米硅材料是二十一世纪科研的热点，是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材

料，通常为无定形白色粉末，其粒径为20～200nm。由于其分散性好，比表面积

巨大，光学性能和化学稳定性优良，而广泛应用于涂料、胶粘剂、橡胶、工程塑料

等领域。本文重点介绍纳米硅材料制备进展。

1制备方法

目前，纳米硅材料的制备方法有两大类，干法和湿法。干法包括气相法和电弧法，

湿法包括溶胶凝胶法，沉淀法，微乳液法等。干法制备的纳米硅材料性能比较好，

且纯度高，但是用这种方法制备成本高，并且在生产过程中能耗大。因此，国内一

般采用湿法工艺制备纳米硅材料。

1.1气相法

气相法采用SiCl4为原料，在氢氧气流高温下，通过水解制得SiO2。这种方法制

备的纳米硅分散度高，并且产品纯度高，粒子细而形成球形。但是制备成本昂贵，

并且技术复杂，因此，限制了产品的使用。

吴利民等[1]利用有机硅单体工业产生的副产物甲基三氯硅烷，在氢氧焰中高温水

解，颗粒经过聚集、分离、脱酸等后处理工艺，得到纯度大于99.8%的气相SiO2。

1.2溶胶-凝胶法

该法通常采用金属醇盐或无机盐为初始原料，通过水解或沉淀反应，制备出均匀溶

胶，然后再进行溶胶-凝胶转化，形成有机聚合物网络或无机网络。最后再经过陈

化，干燥和热处理得到产物。

邹雪艳等[2]在水醇体系中，以正硅酸四乙酯（TEOS）作为硅源、氨水作为催化剂，

在高氨水浓度和快速加入条件下，形成哑铃形微球。在低NH3·H2O浓度下，形

成纳米纤维或链状纳米SiO2微粒。

赵存挺等[3]以正硅酸四乙酯作为硅源、氨水作为催化剂，采用改进工艺条件的溶

胶-凝胶法制备纳米SiO2微球。结果表明通过温度梯度法和控制氨水浓度变化制

备了高圆度、单分散、粒径可控的纳米级SiO2微球，NH3·H2O用量越少，生成

的SiO2微球的粒径越小。

李东平[4]以正硅酸四乙酯为前驱物，通过溶胶-凝胶法制备了SiO2纳米粉体，粒

径在50～100nm范围内，分布均匀，呈无定形态。

符远翔等[5]采用溶胶-凝胶法，利用正硅酸乙酯水解，合成了大小约为80～

150nm的单分散纳米SiO2微球。

1.3沉淀法

硅酸盐通过酸化，获得疏松，细分散的，以絮状结构沉淀出来的SiO2晶体。这种

方法制备纳米硅材料，所需的原料易得，投资少，能耗低，并且生产流程简单。但

是该法制备的产品质量不高。

贾东舒等[6]以硅酸钠和HCl为原料，采用化学沉淀法合，在pH值为6，温度

20～40℃下反应约15min，制得纳米SiO2比表面积大，分散性好，粒径为30～

50nm。

童忠良等[7]以硅酸钠和盐酸为原料，采用化学沉淀法，在pH值为6，温度20～

40℃下反应15min，制得纳米SiO2粒径为30～50nm比表面积大，分散性好，

质量优良。

孙道兴[8]采用沉淀法，以质量分数10%～20%碱性硅溶胶为原料，在水醇混合介

质中用无机酸调节体系的pH值为7.5～8.0，50℃下反应约45min，制得纳米

SiO2