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二氧化硅（SiO2）纳米粒子由于具有可控的尺寸、形貌、微结构及表面性质,在药物及催化剂的负载、色谱分离、涂料和光子学晶体等领域一直备受关注。其常见的合成方法,如St?ber法,由于温和的溶胶-凝胶过程,制备得到的SiO2粒子不但表面光滑,而且比表面积和孔容等都比较小,这在一定程度上限制了其应用。因此,众多课题组专注于研究非光滑表面SiO2粒子的制备。例如,已有课题组采用模板法或通过乳液途径构筑各种表面粗糙的SiO2粒子,但这些策略在合成过程中通常会使用毒性试剂,且所得粒子的尺寸、比表面积、孔容及粗糙度等都较难调控。然而,直至目前,通过温和的溶胶-凝胶过程可控制备非光滑表面SiO2粒子仍是个难题。本文通过大量研究发现,在St?ber体系中引入短碳链季铵盐,如四丁基溴化铵（TBABr）,不但能影响TEOS的水解/缩合平衡,而且会影响SiO2粒子的成核/生长过程,特别是在反应初期,短碳链季铵盐会吸附在二氧化硅的网络结构中,导致形成不同尺寸、形貌与微结构的非光滑表面SiO2粒子,具体研究内容如下:第一,在St?ber反应体系中,加入200 nm的SiO2粒子作为种子粒子,再以氨水为催化剂、TBABr为配体、TEOS为硅源进行二次生长。结果发现,当氨水浓度较低时,通过改变TBABr的浓度能够制备出一系列不同尺寸的非光滑表面SiO2粒子。机理研究结果表明,随着TBABr浓度逐渐增高,TEOS的水解/缩合速率不断提高,同时吸附在种子粒子表面的阳离子（TBA+）逐渐增多,粒子表面负电势值减小,不但导致二次成核速率加快,而且二次生长的初级粒子会在种子粒子表面大量聚集生长,导致SiO2粒子表面逐渐由光滑演变为非光滑。其次,适当增加水含量至5 vol.%时,可进一步提高TEOS的水解/缩合速率,粒子的表面负电势值进一步减小,改变TBABr的使用浓度,能够制备出表面更加粗糙的SiO2粒子。与光滑表面SiO2粒子相比,其比表面积最终由15.66 m~2/g增大到143.14 m~2/g,孔容由0.010 cm~3/g增大到0.154 cm~3/g。然后,在此基础上,探究了盐的种类对SiO2粒子表面形貌的影响。例如,将TBABr替换为等摩尔量的小分子无机盐溴化钾（KBr）后,得到的是表面光滑的SiO2粒子;而使用更长碳链的季铵盐如四辛基溴化铵（TOABr,碳链长度为C8）时,虽然也能够得到非光滑表面SiO2粒子,但所得粒子与TBABr制备的SiO2粒子相比,其尺寸明显增大,比表面积变小。这说明,在非光滑表面SiO2粒子的制备过程中,具有一定碳链长度的季铵盐会对粒子的生长产生显著影响,这也间接说明短碳链季铵盐的被吸附量和其独特的空间位阻作用,可能是制备非光滑表面SiO2粒子的关键。第二,探究了所制备的非光滑表面SiO2粒子的胶体稳定性和吸附性能。结果表明,首先,随着TBABr浓度升高,所制备的SiO2粒子表面不但更加粗糙,而且可能由于其独特的空间位阻效应,其粒子具有更强的抗盐能力;其次,通过对罗丹明6G（R6G）吸附性能的考察还可以发现,利用TBABr制备的非光滑表面SiO2粒子,随着TBABr浓度升高,TBA+越来越多地吸附在SiO2粒子结构中,导致所得粒子的等电点逐渐增大。在中性p H条件下,不同SiO2粒子与R6G分子带有相反电荷,受静电引力的作用在该条件下其对R6G的吸附效果最佳,且比表面积越大的粒子,对R6G的吸附量越多。总之,这种非光滑表面SiO2粒子的吸附性能虽然也受溶液p H和离子强度的影响,但与光滑表面SiO2粒子相比,其明显具有更出色的胶体稳定性和吸附性能,因此有望进一步拓展SiO2粒子在吸附、催化及药物负载等领域的应用。