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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（如聚環氧乙烷 - 聚環氧丙烷 - 聚環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，穩定性高。

• 優勢：操作簡便，孔徑和孔道結構可控，適合大規模制備。

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，經固化后用氫氟酸刻蝕碳模板，得到與碳模板結構互補的介孔硅。

• 優勢：可復制模板的復雜結構，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）為結構導向劑，TEOS 水解后自組裝形成介孔硅，孔徑可通過氨基酸濃度調節。

（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構性。

• 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構，常用于制備介孔硅微球。

二、應用領域

（一）藥物遞送與生物醫學

• 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、溫度或酶響應性修飾實現控釋。

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

• 疫苗佐劑：介孔結構可吸附抗原并緩慢釋放，增強免疫應答，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），介孔孔道可優化反應物擴散路徑，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），介孔結構可緩解體積膨脹，提升循環穩定性。

（三）環境治理

• 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：介孔結構可選擇性吸附 CO?、NOx 等氣體，用于工業廢氣處理或碳捕獲。

（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（如葡萄糖、病毒）產生響應，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（如食品中的農藥殘留）。

（五）功能材料與工業應用

• 化妝品與涂料：添加到防曬霜中，介孔結構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（如環氧樹脂）復合，介孔硅可提高材料的力學性能和熱穩定性，用于航空航天或電子封裝領域。

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