胶体二氧化硅，也称为“胶体二氧化硅”，是硅的聚合形式。无毒、天然存在的元素硅被列入元素周期表并在工业中广泛使用。

它在自然界中含量丰富，因为它占地壳的很大一部分，并且是仅次于氧的第二常见元素。结晶二氧化硅颗粒的水基悬浮液被称为胶体二氧化硅(SiO 2 )。

这些无定形二氧化硅碎片是通过硅酸盐混合物中二氧化硅核的碱性聚合产生的，从而形成具有大表面积的纳米级二氧化硅溶胶。

然后二氧化硅纳米颗粒表面带电，使颗粒能够排斥并形成稳定的分散体或胶体。形成的稳定分散体称为胶体二氧化硅，具有独特的性能，可应用于不同的应用。

胶体二氧化硅的特性

产生的胶体二氧化硅的类型在许多方面或品质上各不相同。根据生产工艺的不同，粒径分布可能从小到大变化，典型的粒径范围为 5–40 nm。

胶体二氧化硅具有轻质、疏松、蓝白色、无味、无定形粉末的物理特性。传统的胶体二氧化硅由负（阴离子）表面电荷组成，该电荷由铵或钠调节，并且在 8 至 10.5 的氢电位 (pH) 范围内稳定。

强吸收性、相当大的表面积和优异的流动行为是胶体二氧化硅的一些优异的物理化学性质。

颗粒富含硅烷醇的表面的可调节化学性质赋予胶体二氧化硅额外的特性，包括硬度和高结合能力。

另一个特征是胶体纯度，它根据制造程序而变化，总污染物浓度范围从几个 ppb 到数百 ppm。

如何制造胶体二氧化硅？

制造胶体二氧化硅通常采用溶胶-凝胶、水热和化学气相沉积（CVD）方法。

溶胶-凝胶工艺被广泛用于制造纯二氧化硅颗粒，因为它能够通过在环境温度下系统地监测反应变量来调节物理外观。

离子交换过程是通过溶胶-凝胶法使用硅酸钠生产胶体二氧化硅的技术的一部分。通过这种技术，可以容易地控制胶体二氧化硅的粒径和分布。

该技术还为胶体二氧化硅颗粒提供了改进的电荷和高 zeta。这使得溶液更加稳定，排斥聚集并防止颗粒之间的团聚。

有机途径需要许多旨在生成硅醇盐的步骤，该硅醇盐被水解成胶体二氧化硅。溶剂交换后，所得醇基产物转化为二氧化硅水溶液。

Stöber法也可用于生产胶体二氧化硅。制造过程中使用了氨诱导的原硅酸四乙酯 (TEOS) 在水基醇（通常是乙醇）液体中的水解和缩合。

胶溶是制造胶体二氧化硅的另一种制造方法。胶体二氧化硅是通过在纯水 (H 2 O) 和硝酸 (HNO 3 )的混合物中胶溶源自硅酸钠液体的水湿凝胶而制成的。

通过胶溶产生的胶体二氧化硅具有约20 nm的均匀粒径。此外，采用热处理来降低外部硅烷醇基团的密度，使胶体二氧化硅更加稳定。

胶体二氧化硅的工业应用

胶体二氧化硅在医学（耐药细菌生物膜）、纺织品、铸造和硬涂层试剂中的硬化剂方面具有潜在用途。胶体二氧化硅微粒最近已被用于制造纸张。为了防止颗粒形成较大的团聚体，稳定的分散对于造纸至关重要。

胶体二氧化硅不溶于水，因此呈惰性。因此，它被用作膳食补充剂和药丸的覆盖剂或包衣剂。市售医用级胶体二氧化硅的商品名是“ Aerosil ”。

胶体二氧化硅常见于食品中。这是因为它可以作为自由流动剂起作用。它存在于盐和碳酸氢钠（小苏打）中。它还存在于草药和香料以及各种其他需要抗结块成分的食品中。

胶体二氧化硅是另一种基于胶体二氧化硅的产品，具有多种应用，例如啤酒和葡萄酒生产中的澄清剂以及航空航天零件制造中的高温粘合剂。

胶体二氧化硅还可用作染料、洗发水和化妆品中的增稠添加剂。它可以作为增稠剂市售。

胶体二氧化硅的研究应用

MPS（胶体二氧化硅）可用于生物和生物技术应用：介孔二氧化硅 (MPS) 是一种合成工程胶体二氧化硅，在介孔（2-50 nm）上具有高度结构化的孔。由于其表面积大、孔径和体积可调，MPS 在药物/蛋白质/基因递送和组织工程等应用中受到关注。MPS（改性胶体二氧化硅）纳米颗粒可减少巨噬细胞中炎症细胞因子的表达，包括白细胞介素 6 (IL-6)。