SBA-3是指采用阳离子季铵盐类表面活性剂作模板剂,在强酸性介质中(pH<0)合成的一种具有六方p6mm空间群的介孔二氧化硅分子筛。虽然它与在碱性体系采用相同模板剂合成的介孔MCM-41分子筛具有相似的孔道对称性,但由于在SBA-3的介孔孔壁中还存在着丰富的微孔,加之其制备方法对材料宏观形貌的易于调节等特征而使它在催化、吸附、分离及作为新型多孔材料合成的硬模板等研究领域受到了广泛的关注,现已成为介孔分子筛合成及应用研究领域一个极具前景的主体材料。本工作针对目前SBA-3只能在高浓度HCl、H2SO4、HNO3和HBr等所提供的强酸性介质中(pH<0)进行合成的局限,而在采用较弱的无机或有机酸如H3P04或HAc等作硅源水解催化剂时又难以形成一个有序介孔物相或仅能得到无定形凝胶的事实。首次采用H3P04作硅源水解的催化剂,通过引入仅能改变合成体系的离子强度而不影响pH值的无机钠盐(包括NaCl、NaNO3、Na2SO4和NaBr)诱导合成了高质量的介孔SBA-3分子筛。同时利用各种表征技术包括XRD、N2吸附、SEM和TEM等系统研究了磷酸浓度、无机盐种类及浓度、模板剂浓度及烷基链长度、搅拌与静置处理等合成参数及条件变化对SBA-3介孔结构有序性影响的规律。在此基础上,本工作进一步研究了在磷酸体系中引入磷酸盐对介孔SBA-3物相结构影响的规律,首次提出一种先酸水解硅源-后直接加盐诱导缩合的两步溶胶-凝胶方法,同样合成了高质量的介孔SBA-3分子筛,并对其形成机理进行了初步的阐述。毫无疑问,本工作的研究在实现高质量介孔SBA-3分子筛在温和酸性体系高效控制制备的同时,不仅降低了材料的制备成本和合成难度,减少了环境污染及对设备损害的程度。同时,相对温和的合成介质也更加有助于各种具有生物活性的客体分子在介孔孔道中的直接封装,有助于进一步扩展介孔SBA-3材料的可应用范围。更重要的是,通过对弱酸性体系(0<pH<2)合成SBA-3时所涉及物理-化学过程及各组分内在作用机理的深入理解,将有助于对其结构、功能和形貌等特征的更好控制。本工作所取得的主要研究结果如下：1、首次在一个难以形成有序介孔物相的TEOS-CTAB-H3PO4-H2O体系中,通过分别引入无机钠盐如NaCl、NaNO3、Na2SO4和NaBr,实现了高质量介孔SBA-3分子筛在一个宽磷酸和无机盐浓度范围内的控制合成。研究发现,基于不同阴离子对表面活性剂胶束模板亲和力的差异,合成体系诱导期的变化基本符合Hofmeister阴离子次序,即依NO3-<Br-<SO42-<Cl-次序诱导期延长。同时可使所制备材料的比表面积、孔体积和孔径分别在1214.6-1467.6 m2/g,0.72-0.92 cm3/g和2.2-2.4nm范围进行调节。由于NO3-和Br对胶束模板具有较Cl-和SO42-更强的键合力而使高质量SBA-3可在一个更宽的磷酸和无机盐浓度范围内进行合成。此外,模板剂烷基链长度的增加会明显改善所制备介孔SBA-3的结构有序性,静置处理与搅拌反应相比,诱导期并未产生明显的变化,但所得SBA-3的形貌将变得更加规整。2、在此基础上,本工作进一步考察了在TEOS-CTAB-H3PO4-H2O体系中引入磷酸盐如(NH4)3PO4、Na2HPO4和NaH2PO4对合成产物物相结构的影响。研究发现,由于这些磷酸盐在水解后所引起溶液酸、碱性的变化会显著影响体系的pH值范围,同时也可能与H3P04形成缓冲溶液而使合成过程变得更加复杂,因此并不利于一个有序介孔SBA-3物相的形成。为了最大程度降低引入磷酸盐时对体系pH的影响,本工作首次提出并采用先磷酸预水解硅源-后磷酸盐诱导缩合的两步溶胶-凝胶法实现了高质量介孔SBA-3在磷酸-磷酸盐体系中的控制合成,为进一步更好的理解酸性体系介孔材料的合成机理提供了更加丰富的实验数据。3、本工作的研究结果显示,在酸性体系中,导致一个高有序介孔SBA-3分子筛形成的驱动力并不完全取决于合成体系中的[H+]浓度,也受体系离子强度的影响。提高合成体系酸性(pH<0)的同时带来的也是一个高的离子强度,而在温和酸性体系(0<pH<2)中通过引入无机盐以合成高质量SBA-3的思想,将使具有生物活性的客体分子方便的通过合成直接引入介孔结构材料的主体成为可能,其意义是深远的。