中文摘要：

光学透明的介孔二氧化硅凝胶独石是具有独特性能的一种分子筛聚集状态，并可能具有类单晶的性质，较相应的粉体材料具有更好的可操作性，预计在光催化，分离，激光器件，光敏材料及非线性光学材料等领域具有广阔的应用前景，它的无裂纹化控制制备技术可能实现由材料向器件的跨越。本课题将针对目前国内外已报道的透明介孔二氧化硅凝胶独石在制备过程中存在的严重缺陷- - 即在干燥时骨架的收缩开裂，特别是在焙烧脱模板时孔壁微裂导致凝胶独石的不透明化问题，系统开展常规体系（室温，弱酸性体系和低的阳离子季胺盐模板浓度）透明介孔二氧化硅凝胶独石的制备及无裂纹化控制合成技术的研究，借助各种表征手段研究介孔溶胶，凝胶，干凝胶和气凝胶在合成全过程中组分配比变化，老化和改性处理及不同的干燥和脱模板操作技术等对材料微观精细结构的影响规律，寻求预防和避免透明介孔凝胶在干燥和脱模板过程中开裂的新技术，并初步研究掺杂染料后材料的光学性能。

结论摘要：

本项目通过对酸性介质中透明介孔二氧化硅凝胶独石的制备规律、模板脱除方法和干燥控制手段等内容的全面系统研究，揭示了制备方法与材料孔结构有序性、脱模板方法和控制干燥手段与材料结构和宏观形貌稳定性间的关系，获得了制备无裂纹透明介孔二氧化硅凝胶独石的最佳方法。然而在保证透明凝胶整体完整的前提下我们目前还很难将合成时引入的模板剂完全脱除，已有的方法只能脱除约65%的模板。实验发现通过有效控制合成介质的酸性，透明介孔二氧化硅凝胶不仅可用阳离子季铵盐类表面活性剂作模板进行制备，而且可用非离子嵌段共聚物及两者间的复配组合进行合成。乙醇超临界萃取/乙醇溶剂交换/盐酸-乙醇溶剂交换等方法均能将约50-65%的模板剂从凝胶中脱除而保证凝胶的完整性。系统的实验研究显示，凝胶体最终的无裂纹化控制干燥过程不仅与凝胶本身结构的稳定性和孔液表面张力的大小有密切的关系，而且更受孔液蒸发（或挥发）速度的影响。一个低表面张力溶剂的快速挥发仍可能使最终的凝胶体开裂，相反一个低表面张力孔液的缓慢蒸发将有利于无裂纹透明介孔二氧化硅凝胶独石的制备。初步的实验结果显示即使未完全脱除模板的透明凝胶体在掺杂染料后仍能显示良好的光学性能。