多形态介孔二氧化硅微球的制备和结构演变机理分析
王珊珊张海连王波郭元龙田果陈志民＊许群
郑州大学材料科学与工程学院，郑州市科学大道１００号，４５０００１
摘要：中空介孔粒子因低密度，大的比表面积，良好的负载能力，高的渗透性和大的孔体积，可调的多孔壳结构等独特的性质而备受推崇。
本文中利用“结构差异选择性刻蚀”的方法，成功地合成了尺寸在２５０ ｎｍ左右，同时具有可调的大孔和小孔双介孔壳层结构的花瓣状中空二氧化硅微球。
并选用不同浓度的氨水和不同量的碳酸钠溶液做为刻蚀剂来研究实心二氧化硅核／介孔二氧化硅壳（ｓＳｉＯ２＠ｍＳｉＯ２）核壳微球在碱性高温条件下的结构演变。
制备出了均质摇铃状，花瓣状，花生状等各种结构的介孔中空二氧化硅微球，对其形成机理做出了解释，指出刻蚀剂溶液中自由羟基的数量对最终微球结构起决定作用。
这种结构演变机理为介观尺度范围内，介孔二氧化硅微球形态和结构的设计和控制提供了一种崭新的路径。
关键词：选择性刻蚀；多形态 ； 中空介孔二氧化硅微球；结构演变
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ Ｓｉｌｉｃａ ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ
Ｓｈａｎｓｈａｎ ＷａｎｇＨａｉｌｉａｎ ＺｈａｎｇＢｏ ＷａｎｇＹｕａｎｌｏｎｇ ＧｕｏＧｕｏ ＴｉａｎＺｈｉｍｉｎ Ｃｈｅｎ＊
Ｑｕｎ Ｘｕ
Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ
４５０００１， Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｈｏｌｌｏｗ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｉｔｈ ｐｏｒｏｕｓ ｓｈｅｌｌｓ ａｒｅ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｉｎｔｅｒｅｓｔ ｉｎ ｍａｎｙ
ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｅｍｅｒｇｉｎｇ ａｒｅａｓ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ｕｎｉｑｕｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｌｏｗ
ｄｅｎｓｉｔｙ， ｌａｒｇｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ， ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｌｏａｄｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ， ｈｉｇｈ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ， ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ ａｎｄ
ｗｅｌｌ－ｄｅｆｉｎｅｄ ｐｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｗｅ ｒｅｐｏｒｔ ａ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ
ｆｌｏｗｅｒ－ｔｙｐｅ ｈｏｌｌｏｗ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃａ ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ ｗｉｔｈ ｔｕｎａｂｌｅ ｓｍａｌｌｅｒ ｐｏｒｅｓ ａｎｄ
ｌａｇｅｒ ｐｏｒｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｈｅｌｌ ｂｙ ｔｈｅ ＂ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ－ｂａｓｅｄ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｅｔｃｈｉｎｇ＂ ｍｅｔｈｏｄ． Ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｏｕｔ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｓｏｌｉｄ ｓｉｌｉｃａ ｃｏｒｅ／ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃａ ｓｈｅｌｌ （ｓＳｉＯ２＠ｍＳｉＯ２）ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ ｃｏｕｌｄ ｅｖｏｌｖｅ ｆｒｏｍ ｃｏｒｅ／ｓｈｅｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｏ ｒａｔｔｌｅ－ｔｙｐｅ， ｈｏｌｌｏｗ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｆｌｏｗｅｒ－ｔｙｐｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ａｎｄ ｐｅａｎｕｔ－ｔｙｐｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｖａｒｉｏｕｓ ｅｔｃｈｉｎｇ ａｇｅｎｔ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｔｃｈｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｗａｓ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｔｕｄｉｅｄ， ａｎｄ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｒ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｔｃｈｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｏｉｎｔ ｆｏｒ ｔｈｉｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｓｕｃｈ ａ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｍａｙ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃａ ｍｉｃｒｏｐｈｅｒｅｓ ａｔ ｔｈｅ ｍｅｓｏｓｃｏｐｉｃ ｌｅｖｅｌ．
Ｋｅｙｗｏｒｄ： ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｅｔｃｈｉｎｇ ； ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｏｕｓ ； ｈｏｌｌｏｗ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃａｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ
多形态介孔二氧化硅微球的制备和结构演变机理分析
作者：王珊珊， 张海连， 王波， 郭元龙， 田果， 陈志民， 许群作者单位：郑州大学材料科学与工程学院,郑州市科学大道100号,450001
本文链接：/Conference_7903870.aspx。