纳米氧化硅

氧化硅是氧化物纳米材料中的研究热点。在自然界中，氧化硅可以与其他矿物质构成岩石，而结晶的氧化硅就是人们熟知的石英。人工合成的氧化硅是一种无毒、无味、无污染的白色粉末。纳米级氧化硅具有密度小、比表面积大，表面效应、量子隧道效应、小尺寸效应以及特殊光电性等纳米材料才具备的特点，被广泛应用于医药、催化剂、以及工程材料、生物材料等领域[1]。 图1 纳米氧化硅外观 纳米氧化硅（俗称气相白碳黑）产品为人工合成物无定形白色流动性粉末，具有各种比表面积和容积严格的粒度分布。本产品是一种白色、松散、无定形、无毒、无味、无嗅，无污染的非金属氧化物。其原生粒径介于7～80nm之间，比表面积一般大于100m2/g。   目前，氧化硅纳米材料的制备方法主要分为干法、湿法两大类。其中干法主要有电弧法和气相法；湿法主要包括模板法、沉淀法、微乳法、溶胶-凝胶法、超重力反应法和水热合成法等。同时，研究者也通过添加不同的表面活性剂对氧化硅进行形貌调控。
   在制备单分散氧化硅纳米材料的研究中，溶胶-凝胶法是一种在以醇为介质用氨水解正硅酸乙酯（TEOS）来制备氧化硅单分散纳米球体的方法，通过改变氨水、醇及 TEOS 的浓度来控制单分散氧化硅纳米球体的形貌及大小。许多研究者对这一方法中各条件对产物形貌及大小的影响进行了研究。
   以 TEOS、浓氨水、二次蒸馏水、醇（分别用甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇）为主要反应物制备出氧化硅纳米材料，并分别分析了氨浓度、水浓度、以及溶剂变化对 TEOS 水解的影响，进而得出氨的浓度是影响氧化硅形貌的主要因素。当水与醇的摩尔比小于 4 时，TEOS 不能完全水解，形成的氧化硅球体的粒径较小，当摩尔比大于 4 时，TEOS 完全水解，所制得的氧化硅的粒径也有所增大。在其他条件相同的情况下，不同醇对氧化硅的粒径影响也不同，用甲醇制备的氧化硅粒径较小，用丁醇制备的氧化硅的粒径较大。如图 1所示，图 1（a）为氨浓度为 0.25  mol·L-1时样品形貌，图 1（b）为氨浓度为0.75 mol·L-1时样品形貌。 图2 TEOS、氨水、水及醇制备出粒径约为 120 nm 的氧化硅球体 TEM 图

• 在涂料领域

纳米二氧化硅（SP30）能在涂料干燥时形成网状结构，同时增加了涂料的强度和光洁度，而且提高了颜料的悬浮性，能保持涂料的颜色长期不退色[2]。在建筑内外墙涂料中，若添加纳米氧化硅（SP30）， 可明显改善涂料的开罐效果，涂料不分层，具有触变性、防流挂、施式性能良好，尤其是抗沾污染性能大大提高，具有优良的自清洁能力和附着力 。
纳米氧化硅（同SP30）具有常规SiO2所不具有的特殊光学性能，它具有极强的紫外吸收，红外反射特性。经紫外一可见分光光度计测试表明，它对波长400nm以内的紫外光吸收率高达70%以上，对波长800nm 以外的红外光反射率也达70％以上，它添加到涂料中能对涂料形成屏蔽作用，达到抗紫外老化和热老化的目的，同时增加了涂料的隔热性。

• 在农业及食品领域

在食品行业中，纳米氧化硅(SP30)也有许多应用之处。如添加纳米SiO2的食品包装袋，对水果、 蔬菜可起到保鲜作用；应用纳米氧化硅(SP30)于酒类生产中可起到净化和延长保鲜期的作用；还可作防治水果、蔬菜各种疾病的高效杀菌剂。

• 其他领域

纳米氧化硅(SP30)具有高的表面能和吸附性质，有良好的稳定性及生物亲和性，可作为新型传感器； 产品的主要技术指标：含量：99.99 % 水分≤0.01
G01纳米氧化硅用途
1、涂料及饱和树脂的增稠剂和触变剂
2、平光剂：家具漆有向亚光方向发展的趋势，列沦清漆或色漆均可使用超细二氧化硅凝胶产品作为平光剂，另外卷材涂层、PVC、塑料壁纸、雨衣帐篷等平光剂亦可使用此类产品。
3、聚乙烯、聚苯烯、无毒聚氯乙稀薄膜抗阻塞剂/开口 [1]胡春圆. 氧化硅纳米材料的制备与表征[D].吉林大学,2016.
[2]张翠,吴燕,张洋,孙妍. 纳米二氧化硅对涂料的改性研究现状[J]. 林业机械与木工设备,2013,(08):16-22.
[3]纳米氧化硅.百链数据库.[引用日期.2017.07.29].