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儀表網 研發快訊】二氧化硅多殼層空心微球粉體是具有高比表面積、低密度和優異化學穩定性的材料，在工業催化和醫藥載體等領域具有潛在應用價值。近日，中國科學院過程工程研究所研究員朱慶山團隊開發出前驅體水解法，實現了二氧化硅多殼層空心微球粉體的批量化合成。相關研究成果發表在《先進材料》(Advanced Materials)上。
二氧化硅多殼層空心微球粉體由內向外排布了多孔殼層和空腔，使其能夠控制物質、能量傳遞和調控化學反應。然而，傳統的制備方法即模板法表現出成本高、批量化生產難度較大的特點。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。
該研究基于流態化技術，通過四氯化硅氨解法制備出含二亞氨基硅前驅體，在25℃的氨水中水解5小時后，再經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，與傳統方法相比，合成效率提高了2個數量級，成本降低了1個數量級。
進一步，研究顯示，該方法可通過改變水解介質組成調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體粉體和四氯二氨合鈦粉體，進而后續低溫烘干，可合成氧化錫和二氧化鈦空心微球粉體。為調控二氧化硅多殼層空心微球粉體的孔徑結構，研究提出了氯化銨沉積-熱分解策略。這一策略通過調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調節至2nm~50nm區間。
研究工作得到中國科學院的支持。
前驅體水解法制備二氧化硅多殼層空心微球粉體流程示意圖
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