中空结构的介孔二氧化硅纳米材料具有比表面积大、稳定性及生物相容性好的特点,在催化剂载体、药物输送、固定化酶以及基因分离等领域具有广阔的应用前景。目前制备中空介孔二氧化硅纳米材料主要采用模板法,其中利用硬模板制备的微球或微管,一般尺寸分布均一,形态相对稳定,但在制备中通常需要引进偶联剂或表面活性剂,从而引导二氧化硅在其表面黏附,使得制备过程复杂,制备成本提高;而且在去除模板时,如采用化学刻蚀法,容易对中空结构的二氧化硅微球或微管的形貌、孔径分布造成一定的破坏。为此,本论文以来源广,价格低的家蚕丝为原料,利用丝素蛋白分子主肽链和侧链中含有显著数量的-OH、-COOH和-NH₂等活性基团的特点,以其为模板,采用溶胶-凝胶法制备中空介孔二氧化硅纳米球和纳米管。讨论了在不添加任何偶联剂或表面活性剂的情况下,SiO₂胶粒在丝素微球及纤维模板表面的涂覆情况,并对物理煅烧后的中空介孔二氧化硅纳米球和纳米管的表面形貌、比表面积及孔体积等进行了考察。首先,采用9.3M的溴化锂溶液溶解脱胶丝,制备再生丝素蛋白。通过调节丝素蛋白/乙醇的比例,采用自组装方法制备丝素蛋白微球。DLS及SEM表征显示:丝素蛋白微球的粒径大小随着乙醇添加量增大而减小,粒径在0.25～1.5μm之间。微球表面电荷-34±2 mv,微球形貌整体较规整,表面平滑。其次,以丝素微球为模板,以TEOS为有机硅源、氨水为催化剂、在不添加任何表面活性剂或偶联剂的条件下,利用微球表面带负电荷的特点制备中空介孔二氧化硅微球。SEM、TEM及BET表征说明:SiO₂胶粒可以直接在丝素蛋白微球表面沉积,经物理煅烧后可获得中空介孔二氧化硅微球,且丝素微球尺寸越小,生成的介孔二氧化硅空心微球的比表面积和孔体积越大,以小微球为模板可获得表面积为92.127 m2/g、孔体积为0.477cm3/g,平均孔径为4.56 nm的中空介孔二氧化硅微球。进一步,采用甲酸/氯化钙体系溶解脱胶丝,荧光显微镜观察可知,丝素纤维在该体系中会以“剥离”方式分解为原纤或微原纤,丝素溶液经SEM表征可观察到纳米微纤的存在。采用含有纳米微纤的丝素溶液可直接进行静电纺丝,SEM表征显示:纺出的纤维表面光滑,直径150 nm～330 nm之间。同时,纺丝液中CaCl2（3 w/v%～8 w/v%）含量越高,纺丝纤维直径越大,丝素浓度（15 w/v%～25w/v%）越高,纤维直径越大。最后,以电纺丝纤维作模板,采用Stober法制备SiO₂@SF复合纤维,经SEM、EDS及FTIR等表征说明,SiO₂胶粒在纤维模板上涂覆饱满。煅烧后经TEM和BET表征显示:二氧化硅管呈中空结构,管径在340 nm左右。硅管形状保持良好;硅管管壁厚度可以通过添加TEOS量来调控,其值在45±2 nm至61±3 nm之间,所获硅管比表面积最大为199.68 m2/g,孔体积为1.109 cm3/g,平均孔径为5.49 nm。另外,通过将姜黄素装载到硅纳米管上,对其载药和释药性能进行了初步的研究,结果表明:其最大载药率和包埋率分别为14.3%和38.7%,其药物缓释时间可由释放介质中的乙醇含量来控制。总之,本文报道的中空介孔二氧化硅纳米球及纳米管的制备方法,工艺简单,成本低廉,为今后制备中空介孔二氧化硅纳米材料提供了一个简单、高效的方法。