纳米材料科学是一门新兴的材料科学,近年来发展十分迅速。纳米材料具有许多独特的性质,应用范围不断拓展,具有很好的应用前景,被誉为21世纪最有前途的材料。纳米SiO2是纳米材料中的重要一员,广泛应用在复合材料、陶瓷、橡胶、塑料、涂料等诸多领域。近年来纳米SiO2在高新技术领域崭露角色,如用于制备光子晶体、光纤和高性能色谱分析柱的填充材料等。纳米SiO2的研究一直都是各国科研人员的关注热点。　　 以TEOS为原料、以氨水作催化剂,异丙醇作共溶剂,通过改进Stober工艺,采用醇盐水解法在醇水氨体系中制备了粒径为170nm的单分散球形SiO2粉体,其中氨作为催化剂提供强亲核剂。采用单因素实验,考察了反应温度、搅拌强度、原料配比对SiO2粒度的影响。并采用现代检测手段进行表征。得到了制各非晶态超细SiO2粒子的优化工艺条件。结果表明反应温度和原料配比对SiO2粒度影响部很大,搅拌强度的影响较小。非品态SiO2粉体颗粒外形规则、粒度均匀,粒径范围窄。　　 单分散球形SiO2粉体表面含有大量羟基,检测发现羟基含量可达13％。纳米SiO2材料在高档橡胶和涂料中的应用正是应用该性质。但是羟基的存在影响了纳米SiO2在某些行业的应用,比如说药物载体。为此,进行了纳米SiO2脱羟基实验,实验后SiO2的IR谱图只存在Si-O-Si键的特征峰,样品SiO2纯度达到了99.92％。　　 利用差热-热重分析研究了SiO2粉体脱除羟基动力学,SiO2粉体在80-150℃和480-550℃范围失重明显,分别对应脱水和脱除羟基峰。根据质量作用定律和阿仑尼乌斯公式,采用Doyle-Ozawa法和Kissinger法研究SiO2粉体脱除羟基的动力学,计算反应过程的表观活化能E、反应级数n和频率因子A等动力学参数,得到了动力学方程,并应用Coast-Redfem法加以验证。样品在1100℃以后开始发生晶型转变,到1200℃晶型转变完成。在1000℃以下,纳米SiO2粉体粒度和晶态都没有变化,热稳定性良好。　　 论文研究了制备单分散球形SiO2粉体的优化工艺,采用超声波辅助水解法和微波辅助水解法制备单分散球形SiO2。超声波辅助水解法研究了超声波功率、反应温度、原料配比和氨水浓度对产品粒度和性能的影响,在此基础上设计四因素三水平的正交实验,得到了超声波辅助水解法和微波辅助水解法的最佳反应条件。超声波辅助水解法的最佳反应条件为:超声波功率80W、温度范围为30-40℃、搅拌强度为600r·min-1、原料摩尔配比nH2O:nTEOS为5:1;微波辅助水解法的最佳反应条件为氨水浓度0.25mol·L-1、nH2O:nTEOS为6:1、温度范围为30-40℃、搅拌强度为600r·min-1。在最佳条件下分别得到了外形规则、粒度均匀、平均粒径为36nm和80nm的单分散球形SiO2颗粒。研究中发现TEOS反应分为水解和缩聚两步,缩聚反应是控制步骤。这是因为OH-半径较小,为0.09nm,它发生亲核取代,直接进攻正硅酸乙酯中的Si原子,致使-C2H5偏移,消弱Si-O键并最终使之断裂,完成水解,且一旦第一个-C2H5被替代,下一替代更易进行。并利用Kissinger法对微波工艺得到的纳米SiO2粉体进行了脱除羟基动力学计算。　　 考察了纳米SiO2粉体作为填料对甲基乙烯基硅橡胶的补强作用,发现纳米SiO2粉体添加到橡胶中,其抗拉强度明显提高,且随添加量不同,甲基乙烯基硅橡胶的抗拉强度也不同。且SiO2粉体颗粒愈小,等量添加后抗拉强度愈大。　　 通过水热法制备了微米级六角纤锌矿型ZnO粉体材料,晶体为花状团簇,有许多细小的针状分支、生长均匀。在此基础上合成了ZnO/SiO2复合材料。ZnO粉体颗粒作为基体,纳米SiO2均匀包覆在ZnO粉体颗粒外面,形成一层均匀的薄膜。ZnO/SiO2材料的UV-VIS存在明显蓝移。初步探讨了ZnO的存在对TEOS水解制备纳米SiO2的影响,讨论了纳米SiO2的生成过程。　　 采用均匀沉淀法制备了纳米Y2O3粉体,样品颗粒均匀,大小为32nm。采用醇盐水解法制备了SiO2白色悬浊液,SiO2颗粒大小均一,粒度在150nm左右。将SiO2白色悬浊液添加到纳米Y2O3粉体制备体系,得到了Y2O3包覆SiO2颗粒的纳米粉体。并通过SEM、IR、UV-VIS等手段进行了表征。结果显示纳米Y2O3均匀依附在SiO2颗粒周围,结合性良好,具有很好的分散性,粉体在波长为300nm处显示激子吸收。荧光光谱检测表明Y2O3/SiO2的发射光谱波长为585nm,粉体在240nm-260nm处存在明显的激发峰。