二氧化硅多殼層空心微球粉體是具有高比表面積、低密度和優(yōu)異化學(xué)穩(wěn)定性的材料，在工業(yè)催化和醫(yī)藥載體等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價值。近日，中國科學(xué)院過程工程研究所研究員朱慶山團隊開發(fā)出前驅(qū)體水解法，實現(xiàn)了二氧化硅多殼層空心微球粉體的批量化合成。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進材料》（Advanced Materials）上。

二氧化硅多殼層空心微球粉體由內(nèi)向外排布了多孔殼層和空腔，使其能夠控制物質(zhì)、能量傳遞和調(diào)控化學(xué)反應(yīng)。然而，傳統(tǒng)的制備方法即模板法表現(xiàn)出成本高、批量化生產(chǎn)難度較大的特點。因此，低成本和批量化制備二氧化硅多殼層空心微球粉體面臨挑戰(zhàn)。

該研究基于流態(tài)化技術(shù)，通過四氯化硅氨解法制備出含二亞氨基硅前驅(qū)體，在25℃的氨水中水解5小時后，再經(jīng)60℃烘干獲得微米級的二氧化硅多殼層空心微球粉體。與傳統(tǒng)方法相比，這一新方法省去了模板制備和高溫刻蝕等流程，可用于合成公斤級二氧化硅多殼層空心微球粉體。實驗顯示，與傳統(tǒng)方法相比，合成效率提高了2個數(shù)量級，成本降低了1個數(shù)量級。

進一步，研究顯示，該方法可通過改變水解介質(zhì)組成調(diào)控二氧化硅多殼層空心微球粉體的空腔大小和尺寸。同時，該方法通過在氨水中分別水解含二亞氨基硅的前驅(qū)體粉體和四氯二氨合鈦粉體，進而后續(xù)低溫烘干，可合成氧化錫和二氧化鈦空心微球粉體。為調(diào)控二氧化硅多殼層空心微球粉體的孔徑結(jié)構(gòu)，研究提出了氯化銨沉積-熱分解策略。這一策略通過調(diào)控氯化銨負載量和加熱溫度，使得二氧化硅多殼層空心微球的孔徑可從7nm調(diào)節(jié)至2nm~50nm區(qū)間。

研究工作得到中國科學(xué)院的支持。

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前驅(qū)體水解法制備二氧化硅多殼層空心微球粉體流程示意圖