低成本、性能优的硅藻土将成为传感器领域的新宠？

硅藻土是一种天然无机非金属矿物资料，具有共同的多级孔道结构，但硅藻土本征比外表积较小（18-28m2/g），导致其使用受限。经过对硅藻土进行功用化改性，能够赋予硅藻土资料特定的理化性质，然后改进其环境治理效果，一起使其有望使用于动力及生物工程等范畴。因而，对硅藻土进行功用化改性处理已成为现在人们研讨的热门。现在，硅藻土功用化的研讨首要集中于非共价润饰硅藻土、共价润饰硅藻土和对硅藻土的化学转化三方面，下面小编进行扼要介绍。

一

硅藻土功用化办法

硅藻土功用化是拓宽其使用范畴、提高其使用价值的关键，实现硅藻土功用化的途径首要分为以下三种：非共价润饰硅藻土，共价润饰硅藻土，以及对硅藻土的化学成分转化。图1为几种硅藻土的扫描电镜相片。能够看出，尽管不同类型的硅藻土外观描摹相差较大，但同种硅藻土之间外形具有高度重复性，它们的组成结构基本相同。此外，硅藻土具有纳米级天然有序孔道结构，外形具有高度重复性，使其在纳米科技范畴具有极大的使用潜力。

图1 多种形状硅藻土的SEM相片

1、非共价润饰硅藻土

非共价润饰硅藻土是指纳米功用单体与硅藻土外表不经过化学键衔接，然后硅藻土进行润饰改性。硅藻土在复合资料中起到基体与防止聚会等功用。在复合资料中，硅藻土能够坚持原有的描摹特征，其有序的孔道结构因外表功用单体的润饰而改变。非共价润饰硅藻土常用的办法包含水浴法、水热法和溶胶⁃凝胶法，其间以水热法最为常见。

图2 纳米金颗粒润饰硅藻土资料的扫描电镜相片

水热法功用化润饰的长处是功用单体能够在液相系统内均相成核，然后经过静电吸引效果堆积于硅藻土外表，构成纳米功用单体包覆硅藻土复合资料，也能够在液相系统内硅藻土外表异相成核原位成长。在硅藻土外表原位成长的纳米功用单体与硅藻土外表经过范德华力相结合，这种结合办法比简单包覆效果更为结实。一起，在液相系统水热条件下，异相成核结晶成长所需的能量低，也更容易得到孔道有序、描摹规整、无聚会现象的纳米硅藻土复合资料。

2、共价润饰硅藻土

共价润饰硅藻土是指功用单体经过化学键（共价键）与硅藻土基体相互衔接。与功用单体包覆或在硅藻土外表原位成长比较，功用单体共价润饰硅藻土结合最为结实、稳定。基于共价润饰的硅藻土复合资料首要分为两种：一种是以硅藻土为硅源和基体在硅藻土外表原位组成纳米硅酸盐，组成的硅酸盐内硅氧四面体与硅藻土内硅氧四面体经过Si-O键衔接；另一种是使用硅藻土外表的硅羟基（Si-OH）与硅烷偶联剂进行缩合反应相互衔接，然后使用硅烷偶联剂外表反应性锚定基团（例如氨基等）进一步接枝功用性有机分子。

3、硅藻土化学转化

选用化学办法对硅藻土进行转化现在首要集中于单质硅的组成以及在新动力、生物传感器范畴的使用研讨。硅藻土首要成分为非晶态SiO2，几乎不导电，这一性质极大约束了硅藻土在电池、电容器等新式动力范畴的使用。使用化学办法能够将硅藻土内的SiO2转变为Si单质，在保留硅藻土原有描摹结构的一起能够得到廉价的纳米多孔半导体Si单质，然后在光电化学范畴得到使用。

二

功用化硅藻土使用

1、非共价润饰硅藻土使用

（1）在污水处理范畴的使用：非共价润饰硅藻土对污水中有毒重金属离子、放射性元素等污染物均有非常好的去除效果，一起在去除过程中的去除机制、相关因素的影响均已得到深化的研讨。在硅藻土外表负载MnO2等特定功用单体时，能够在吸附过程中实现有毒重金属离子的毒性降解，在环境保护及污水处理范畴具有重要意义。非共价硅藻土因其制备工艺研讨相对成熟，对水体中污染物去除功用优异，在污水处理范畴具有极大的实用价值。

图3 非共价润饰硅藻土结构

（2）在动力、传感器范畴的使用：在光敏染料太阳能电池范畴，比较传统电极资料，非共价润饰硅藻土资料具有本钱和功用优势。硅藻土作为基体能够改进资料的分散性，然后添加复合电极资料的比外表积。别的，硅藻土有序的孔道结构能够促进对太阳光的吸收。非共价润饰硅藻土资料使用于传感器范畴，首要是使用硅藻土作为功用单体的载体，因为其廉价且具有天然的纳米三维结构，在传感器范畴具有本钱优势和天然结构优势。

2、共价润饰硅藻土使用

（1）在生物医药范畴的使用：共价润饰硅藻土用于生物医药范畴极大地提高了硅藻土的使用水平。硅藻土本身为硅藻生物遗骸，具有杰出的生物兼容性。当硅藻土以共价润饰的办法接枝特定药物时，能够使药物抵达特定部位而且完结缓慢开释药物的功用，故共价润饰硅藻土在生物医药范畴具有极高的使用潜力与研讨价值。

（2）在传感器范畴的使用：硅藻土具有共同的光学特性，其在紫外线照射下能够宣布肉眼可见的蓝光，基于这一光致发光效应，功用化硅藻土能够使用于传感器范畴。因而共价润饰硅藻土使用于传感器范畴拓宽了传感器的研讨思路，关于新式传感器的研讨具有学习意义。

3、化学转化硅藻土使用

（1）在动力范畴的使用：硅藻土超级电容器与传统电容器比较，具有较大的容量、较宽的工作温度范围和极长的使用寿命；而与蓄电池比较，它又具有较高的比功率，且对环境无污染。硅藻土超级电容器内的硅藻土不是一种好的半导体资料，但当外表涂覆TiO2、MnO2、Fe3O4、等金属氧化物时，其半导体行为能够用于包含电容器或太阳能电池在内的众多器件中。

图4 Si⁃MnO2硅藻土的组成示意图

（2）在生物传感器范畴的使用：功用化Si⁃硅藻土与共价润饰硅藻土具有相同的效果机理，均是使用硅藻土的光致发光效应与杰出的生物兼容性。但Si⁃硅藻土与硅藻土比较具有更好的导电功用，意味着Si⁃硅藻土使用于生物工程范畴具有更高的检测精确度。