一、合成方法

（一）模板法（常用）

1. 軟模板法

• 典型體系：

• MCM-41 型介孔硅（有序六方孔道）：以陽離子表面活性劑（如十六烷基三甲基溴化銨，CTAB）形成棒狀膠束，在堿性條件下（氨水催化），正硅酸乙酯（TEOS）水解縮合包裹膠束，煅燒去除 CTAB 后得到孔徑 2-4 nm 的規(guī)則介孔。

• SBA-15 型介孔硅（大孔徑三維孔道）：以非離子型表面活性劑（如聚環(huán)氧乙烷 - 聚環(huán)氧丙烷 - 聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物，P123）為模板，在酸性條件下（鹽酸催化），TEOS 水解后與模板自組裝形成介孔，孔徑可達 5-10 nm，孔壁較厚，穩(wěn)定性高。

• 優(yōu)勢：操作簡便，孔徑和孔道結(jié)構(gòu)可控，適合大規(guī)模制備。

2. 硬模板法

• 典型案例：

• 以有序介孔碳（如 CMK-3）為硬模板，將硅源（如 TEOS）滲入碳孔道中，經(jīng)固化后用氫氟酸刻蝕碳模板，得到與碳模板結(jié)構(gòu)互補的介孔硅。

• 優(yōu)勢：可復制模板的復雜結(jié)構(gòu)，適用于制備高有序度、大孔徑介孔硅。

（二）自組裝法

• 原理：在特定條件下，硅羥基之間的縮合與表面活性劑的協(xié)同作用促使硅物種自組裝成介孔。

• 案例：在中性條件下，以氨基酸（如賴氨酸）為結(jié)構(gòu)導向劑，TEOS 水解后自組裝形成介孔硅，孔徑可通過氨基酸濃度調(diào)節(jié)。

（三）其他方法

• 生物模板法：以病毒、細菌或生物大分子（如膠原蛋白）為模板，硅源在生物模板表面沉積后去除生物成分，形成具有生物形貌的介孔硅，兼具生物相容性和結(jié)構(gòu)性。

• 乳液模板法：通過油 - 水 - 表面活性劑形成乳液滴，硅源在液滴界面聚合形成介孔結(jié)構(gòu)，常用于制備介孔硅微球。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

（一）藥物遞送與生物醫(yī)學

• 載藥與控釋：高比表面積和介孔孔道可高效負載藥物（如抗癌藥、抗生素），通過 pH、溫度或酶響應(yīng)性修飾實現(xiàn)控釋。

• 案例：介孔硅負載紫杉醇，表面修飾葉酸靶向腫瘤細胞，在酸性環(huán)境中釋放藥物，提高化療效果。

• 疫苗佐劑：介孔結(jié)構(gòu)可吸附抗原并緩慢釋放，增強免疫應(yīng)答，如用于抗原遞送載體。

（二）催化與能源

• 多相催化：作為催化劑載體（如負載金屬納米顆粒 Pt、Pd），介孔孔道可優(yōu)化反應(yīng)物擴散路徑，提高催化效率。

• 案例：介孔硅負載 TiO?用于光催化降解有機污染物，或負載 Ni 基催化劑用于甲烷重整制氫。

• 能源存儲：作為鋰離子電池負極材料的載體（如與 Si 納米顆粒復合），介孔結(jié)構(gòu)可緩解體積膨脹，提升循環(huán)穩(wěn)定性。

（三）環(huán)境治理

• 污染物吸附：介孔孔道對重金屬離子（如 Cd2?）、有機染料（如羅丹明 B）具有高吸附容量，可用于水處理。

• 案例：氨基修飾的介孔硅對水中 Pb2?的吸附量可達 900 mg/g 以上。

• 氣體凈化：介孔結(jié)構(gòu)可選擇性吸附 CO?、NOx 等氣體，用于工業(yè)廢氣處理或碳捕獲。

（四）傳感器與分析科學

• 化學 / 生物傳感器：介孔表面可修飾識別分子（如抗體、酶），對目標物質(zhì)（如葡萄糖、病毒）產(chǎn)生響應(yīng)，通過熒光或電化學信號輸出。

• 樣品前處理：作為固相萃取吸附劑，用于分離富集復雜樣品中的痕量物質(zhì)（如食品中的農(nóng)藥殘留）。

（五）功能材料與工業(yè)應(yīng)用

• 化妝品與涂料：添加到防曬霜中，介孔結(jié)構(gòu)可吸附紫外線吸收劑并均勻分散；用于涂料中可增強耐磨性和耐候性。

• 納米復合材料：與聚合物（如環(huán)氧樹脂）復合，介孔硅可提高材料的力學性能和熱穩(wěn)定性，用于航空航天或電子封裝領(lǐng)域。

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