CN102807225A - 无序多孔二氧化硅材料的制备及脂肪醇聚氧乙烯醚在该制备中应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料领域，具体涉及无序多孔二氧化硅材料的制备及脂肪醇聚氧乙烯醚在该制备中应用。所述脂肪醇聚氧乙烯醚具有结构式RO-(CH2CH2O)n-H，其中R为C8-24，n＝9-30；作为制备无序二氧化硅多孔材料的添加剂。本发明制备出来的二氧化硅材料相比于目前已有方法制备的材料，具有极好的单分散性，尺寸均匀且大小可调节，制备工艺简单，周期较短，易于规模生产，有广泛的应用领域。另外，可以预先包埋或在材料制备之后引入纳米金、铂，发光量子点或磁性颗粒等包容物以及进行表面功能基团的修饰，便于进一步地扩展使用领域。
Description
技术领域
本发明涉及的是无序多孔二氧化硅材料的制备；以及将脂肪醇聚氧乙烯醚应用到该制备方法中。
背景技术
根据国际纯粹和应用化学联合会的定义，多孔材料按照孔径的大小可以分为三类：小于2nm为微孔；大于50nm为大孔；介于两者之间(2～50nm)为介孔。按孔洞结构特点分为有序和无序多孔材料。1992年Mobil公司的研究人员突破传统的微孔沸石分子筛合成过程中单个溶剂化的分子或离子起模板作用，通过有机/无机组分在溶液中的自组装作用成功地合成了具有大的比表面积、孔道规整排列且孔径可调节的有序硅铝酸盐介孔材料M41S系列。该系列有序介孔材料包括MCM-41，MCM-48和MCM-50层状结构，此后，又有各种各样的合成体系和合成途径问世。介孔材料被广泛应用于催化、吸附分离、微反应器和传感器等领域。
无序多孔材料的制备过程中，国际上最先是Unger，Stucky，和Zhao的小组报道了制备微米尺度，外形尺寸较为均一的硅球，他们先使用TEOS水解形成内核，然后再加入十八烷基三甲氧基硅烷与正硅酸乙酯同时水解缩合的方式形成微米结构小球，然后再使用灼烧的方式去除掉十八烷基，从而形成无序介孔二氧化硅，其后赵文如先使用120nm的非磁性三氧化二铁纳米(Fe2O3)颗粒，再进一步通过十八烷基三甲氧基硅烷与正硅酸乙酯同时水解缩合的方式在Fe2O3颗粒表面沉积硅物种，随后通过煅烧除去得到介孔氧化硅外壳，最后通过高温氢气还原得到内核为Fe3O4、外壳为介孔SiO2的磁性微球，该该微球尺寸约270nm，介孔孔径约3.8nm，比表面达283m2/g，孔体积约0.35cm3/g，磁响应性较强(27.3emu/g)，因此大大方便了其应用。杨武利等采用自组装方法制备了一种磁核/无序介孔二氧化硅壳的微球，微球直径约300纳米，调节体系中的加入量可控制介孔硅球的比表面积。随着具有介孔二氧化硅形成的模板作用的十八烷基三甲氧基硅烷加入量的增加，体系中每个介孔微球中的孔的数目增加，从而导致其介孔尺寸变小而比表面积显著增大。当其加入量达到一定数值后，介孔微球的孔径就倾向于保持在一定水平。
但是，包括以上研究在内的制备出纳米结构的多孔微球过程中，大家普遍采取的方式是提供非常高的溶剂比，大量的溶剂被用来稀释溶质，从而达到控制纳米微球尺寸和抑制团聚的目的：如Rathousky等制备100-1000纳米的微球(溶剂比1∶5300)，Ostafin小组制备70纳米介孔微球(1∶4000)，lin和Tsai小组在1∶2600的时候制备出30-50纳米的介孔硅球，Cai小组在溶剂比1∶1200制备出高度有序的120纳米左右的硅球，Mann小组随后报道了1∶900的制备方法，这样的制备方法会大大提高制备的成本，因为巨大的反应溶剂却只能够制备出很少的材料，不具备工业生产的价值，同时，这些方法制备出来的纳米颗粒的分散性，尺寸的均一性都不够理想。
综观以上工作，虽然无序多孔二氧化硅材料的制备涉及面较宽，但整体制备还处于发展的初期。此外，众所周知，纳米颗粒在反应过程容易发生团聚与聚沉，无法充分地分散在液体介质中，颗粒的尺度大小不一，从而大大地影响其在实际中的应用，这一现象经常发生在先前的研究中。但在目前已报道文献中，研究人员均回避或者较少提及这些严重缺点。因而，现有技术对于团聚与聚沉的很好的解决方法还未见报道，尤其是分散性好，尺度均匀，便于工业生产的性能优良的小颗粒介孔材料也没有报道。
发明内容
本发明所采用的与无序多孔二氧化硅材料制备有关的脂肪醇聚氧乙烯醚，在现有技术中是作为均染剂，商品名为平平加0，属非离子型表面活性剂，对各种染料有强力的匀染性、缓染性、渗透性、扩散性，煮练时具助练性能，可与各类表面活性剂和染料同溶使用。广泛应用于纺织印染工业的各工序中。之前从未有相关的研究表明其应用于制备无序多孔二氧化硅材料，可得到分散性好，颗粒粒径大小均匀的无序多孔二氧化硅材料极好的优良效果。
因此，本发明的目的旨在提供脂肪醇聚氧乙烯醚在制备无序多孔二氧化硅材料中的应用，通过该添加剂的使用可使得制备得到的无序多孔二氧化硅材料的颗粒尺寸不但具有良好的均一性，且颗粒的分散性好；更重要的是可使得无序多孔材料不再受限于需要大量配比的溶剂才可制备得到，突破了制备过程中溶剂量过大这一瓶颈条件的限制，可使得所述无序多孔材料的制备可以适应于工业化大规模的生产的要求。
实现以上目的技术方案在于，将脂肪醇聚氧乙烯醚作为制备无序多孔二氧化硅材料中的添加剂，所述脂肪醇聚氧乙烯醚具有结构式RO-(CH2CH2O)n-H，其中R为C8-24，n＝9-30。
该添加剂可提高所得材料的颗粒的分散性，使得颗粒大小均匀。提高溶剂比。大大减少制备无序多孔二氧化硅材料过程中所需溶剂用量。本发明的溶剂比是指加入原料与溶剂间的质量比。
发明人经研究发现，在制备无序多孔二氧化硅材料中的脂肪醇聚氧乙烯醚所发挥的作用在于：首先长链烷基硅烷作为模板剂形成一定的空间构形，而后，硅的前驱物如正硅酸乙酯以它为核心水解而逐渐填充其间，同时脂肪醇聚氧乙烯醚逐渐增加后则形成空间位阻限制了正硅酸乙酯的持续堆积从而阻止颗粒的进一步长大以及相互之间的融合与粘连。这样，即使是大幅度减少溶剂量，材料的仍然能具有良好的分散性(参见图3、图4)，颗粒均匀(参见附图5)，且可以通过控制用量，合成时间等来调节尺度的大小。机理的图示说明，请参见图1。
在本发明的优选的技术方案的是所述脂肪醇聚氧乙烯醚具有结构式RO-(CH2CH2O)n-H，其中R为C16-18，n＝9-30。
本发明的所述的无序多孔二氧化硅材料包括A、带有长链烷基的具有无序微孔结构的二氧化硅材料；B具有无序介孔结构的二氧化硅材料；C将A、B材料分别修饰连接有功能基团；或是D在A、B或C材料中分别包埋有包容物。
本发明技术方案中长链烷基的C数不低于8，优选为8～20。
本发明的无序多孔二氧化硅材料的制备方法，包括：
所述A材料的制备是由包括硅的前驱物、长链烷基硅烷和脂肪醇聚氧乙烯醚在内的原料在溶剂中水解后，经陈化、过滤和淋洗制得；
所述B材料的制备是由包括硅的前驱物、长链烷基硅烷和脂肪醇聚氧乙烯醚在内的原料在溶剂中水解后，经陈化、过滤、干燥和煅烧制得；
所述C材料的制备是是通过以下两种方式任一种得到：
1)在包括硅的前驱物、长链烷基硅烷和脂肪醇聚氧乙烯醚在内的原料中加入具有功能基团的化合物：在溶剂中水解后，经陈化、过滤和淋洗制得；或是在溶剂中水解后，经陈化、过滤、干燥和煅烧制得；
2)或是将得到的A、B两种材料中任一种与带功能基团的有机硅烷水解；
所述D材料的制备是是通过以下两种方式任一种得到：
1)将分散处理过的包容物纳米颗粒预先加入溶剂，再加入包括硅的前驱物、长链烷基硅烷和脂肪醇聚氧乙烯醚在内的原料，经水解、陈化、过滤和淋洗制得或经水解、陈化、过滤、干燥和煅烧制得。
2)或是将A、B或C三种材料任一种浸泡在包容物的前驱体溶液中，通过扩散、反应或还原得到。
本发明中所述的长链烷基硅烷选自RnXS，R代表烷基，其中n不低于8，优选n＝8～20，X则是所述硅烷用于水解的基团，S代表硅。
所述的功能基团包括起偶联目的和/或起修饰目的的功能基团。通过偶联目的的功能基团，得到中间产物；通过中间产物上起偶联作用的功能基团去外接修饰目的功能基团，得到修饰有功能基团的二氧化硅材料；或是在二氧化硅材料上直接连接上起修饰目的功能基团。
本发明的技术方案中功能基团包括氨基、巯基、乙氧基、烷基、巯丙基、甲氧基中的一种或几种。
本发明的技术方案中所述的包容物优选包括纳米金、铂，发光量子点、纳米硅球或磁性颗粒，使得材料具有发光、磁响应等特性。
本发明所涉及的溶剂为制备无序多孔二氧化硅材料过程中用于溶解和分散原料的常规溶剂。
本发明的无序多孔二氧化硅材料在制备过程中，主要制备原料包括硅的前驱物、长链烷基硅烷和平平加0。在没有经过煅烧步骤的情况下得到的是带有长链烷基的具有微孔结构的二氧化硅材料。而将具有微孔结构的二氧化硅材料经过煅烧去除掉长链烷基后，得到的是具有介孔结构的二氧化硅材料。
本发明所描述的制备方法，溶剂比可以大大提高(例如本发明的实施例2中提高到了1∶55)，同时所制备出来的材料外形尺度均一，孔洞及颗粒尺寸大小可以调控，同时材料的分散性好，完全具备工业化大规模生产的条件。
而经过煅烧去除掉长链烷基得到具有介孔结构的二氧化硅材料则具有很大的孔容积和比表面积。其比表面积最高可达1366m2/g，孔容可达到1.31cc/g，其巨大的比表面积和孔容使其可以被广泛被应用在各个专业领域。
通过本发明的应用方法制得的无序多孔二氧化硅材料为近球状二氧化硅颗粒，颗粒直径大小可在40-5000纳米之间，颗粒介孔孔道无序排列。本发明的材料可以预先包埋或在材料制备之后在介孔孔道里面引入纳米金、铂，发光量子点或磁性颗粒等包容物，该介孔二氧化硅材料颗粒及孔道表面可以连接功能基团。
本发明的材料具体的制备方法包括如下步骤：
1)将溶剂例如水、乙醇混合均匀，加入配制好的硅的前驱物、长链烷基硅烷和平平加0混合物，搅拌混合均匀，然后再加入酸碱例如氨水或盐酸，持续搅拌水解。
2)将步骤1)中的物质进行陈化，过滤，淋洗、干燥得到产物，得到的是带有长链烷基的具有无序微孔结构的二氧化硅材料。
3)接下来也可以通过煅烧去除长链烷基得到具有无序介孔结构的二氧化硅材料。
功能基团可以在制备无序多孔材料时引入，将溶剂例如水、乙醇混合均匀，加入配制好的硅的前驱物、长链烷基硅烷和平平加0混合物，搅拌混合均匀，然后再加入酸碱例如氨水或盐酸，以及带有要连接的功能基团的化合物，持续搅拌水解，经过陈化，过滤，淋洗、干燥；根据需要，加入或不加入煅烧步骤以去除模板剂长链烷基，得到相应产物。
功能基团可以在制备无序多孔材料之后引入，在产物的内部孔道和外部表面，通过有机硅的水解方式，使其接枝修饰上起偶联作用的功能基团，得到中间产物；通过中间产物上起偶联作用的功能基团去外接修饰目的功能基团，得到接枝修饰有功能基团的产物材料。也有一些功能基团可以直接接枝而不必通过中间的起偶联作用的基团。
纳米金、铂，发光量子点或磁性颗粒等包容物可以在制备无序多孔材料时引入，将分散处理过的包容物前驱体预先加入溶剂例如水、乙醇的混合液混合均匀，再加入配制好的硅的前驱物、长链烷基硅烷和非离子长链表面活性剂混合物，搅拌混合均匀，然后再加入酸碱例如氨水或盐酸，持续搅拌水解，经过陈化，过滤；根据需要，加入或不加入煅烧步骤以去除模板剂长链烷基，得到相应产物。
纳米金、铂、发光量子点或磁性颗粒等包容物可以在制备无序多孔材料后再引入，将去除或没有去除模板剂后的产物，浸泡在包容物的前驱体溶液中，通过扩散、反应、还原等方式，得到孔洞中含有最终包容物的材料。
以上制备方法中优选方案是：溶剂采用去离子水、乙醇、氨水或盐酸的体积比例为1∶(0.1-30)∶(0.1-10)。
以上制备方法中优选方案是：所述的硅的前驱物、长链硅烷和非离子表面活性剂的摩尔比为1∶(0.1-10)∶(0.2-5)。
以上制备方法中优选方案是：硅的前驱物选用正硅酸乙酯。(以及其它起类似水解作用的原料如硅酸钠)。
以上制备方法中优选是：长链烷基硅烷选自RnXS，R代表烷基，其中n表示的是碳数＝8，10，12，14，16，18或20，它包含本专业领域人员很容易想到的正构或异构烷基。在去除模板剂长链烷基以后，得到不同的孔径，孔容以及比表面积的介孔材料。X则是指这些硅烷用于水解的基团，在本专业领域人员很容易联想到的方式中，由于这些基团在硅烷水解中最后均会去除掉，它们的存在与不同只是表示在水解的时候，工艺选择有所区别，但是最后生成的产物均为RnSiO2。
优选的，所述步骤1)中，制备反应是在室温下进行。
优选的，所述步骤1)中，制备反应搅拌时间是2-24小时。
优选的，所述步骤2)中，陈化是在室温下进行，陈化时间为1-24小时。
优选的，所述步骤2)中，分离方式采用过滤或者离心分离。
优选的，所述步骤2)中，干燥是在室温下进行，时间1-24小时。
优选的，所述步骤2)中，模板剂的去除采用灼烧方式，升温速率(0.1-30)℃/min，保温温度(200-700)℃，保温时间2-20小时。采用萃取方式，使用70℃酒精萃取48-120小时。
优选的，修饰接枝的功能基团是各种有机硅烷偶联剂，它们与无序多孔材料表面丰富的羟基以脱水缩合的方式形成Si-O-Si键连接在无序多孔材料表面。
通过本发明的应用所制备出来的无序多孔二氧化硅材料相比于目前现有技术所得到的材料，其突出的特点与显著的改进在于具有极好的分散性，材料颗粒外形尺度均一，不易出现以往该类材料制备过程中出现的所得颗粒尺寸差别大的情况；尺寸大小可以调控，而且制备工艺简单，周期较短，突破了制备过程中溶剂量过大这一瓶颈条件的限制使得易于实施工业化规模生产。另外，该材料可以预先包埋或材料制备之后在介孔孔道里面引入纳米金属、发光量子点及磁性颗粒等包容物，使得材料具有发光、磁响应等特性，还可以在制备中或者制备之后进行表面功能基团的修饰，便于极大程度地扩展使用领域。
附图说明
图1.合成机理示意图；
图2.无序微孔二氧化硅材料A的分子结构示意图；
图3未加和添加了平平加的材料投射电镜图(a为不添加平平加的材料图，b为添加了平平加的投射电镜图见实施例1)；
图4.没有煅烧和经过煅烧后的材料的投射电镜图，a1，没有煅烧的具有无序微孔结构的全局电镜图，a2没有煅烧的具有无序微孔结构的的局部电镜图，b1经过煅烧的具有介孔结构的全局电镜图，b2经过煅烧的具有介孔结构的全局电镜图；
图5应用本发明的方法添加平平加后颗粒尺度分布统计图；从该图中可看出本发明所得材料的颗粒尺寸分布在一个窄小的区域，充分表明所得颗粒尺寸非常的均匀。
图6.应用本发明方法制备得到的具有无序介孔二氧化硅材料的典型形貌透射电镜图；
图7、应用本发明方法制备得到的具有无序微孔结构二氧化硅材料的液氮吸附/脱附曲线；
图8、应用本发明方法制备得到的具有无序介孔结构二氧化硅材料的液氮吸附/脱附曲线。
具体实施方式
以下实施例子旨在说明本发明，不构成对本发明的限制。
实施例1(——制备、硅、C18、未去除模板剂)
量取去离子水、乙醇、氨水的体积分别为1000∶1750∶310毫升配制溶剂；正硅酸乙酯、十八烷基三甲氧基硅烷和平平加O25分别7克∶10克∶6克混合后加入溶剂中持续搅拌48小时，然后在室温下陈化48小时，滤纸过滤之后再继续在室温温度下干燥48小时，研磨后得到的白色粉末即为所制备的带有长链烷基的具有无序微孔结构的二氧化硅材料。图4的a1，a2为本实施例所得未去除模板剂材料的透射电镜照片，其中图4的a1全局透射电镜照片可以表现出这种材料具有极好的单分散性，材料颗粒大小尺寸非常均匀。在用此材料制作拍投射电镜使用的样品过程中，仅作了超声震荡处理，没有使用任何分散剂来帮助材料的分散。图1a2是一些局部放大的照片，显示出颗粒大小在100纳米左右。
实施例2(——制备、硅、C18，)
量取去离子水、乙醇、氨水的体积分别为400∶750∶120毫升配制溶剂；正硅酸乙酯、十八烷基三甲氧基硅烷和平平加O16分别7克∶10克∶6克混合后加入溶剂中持续搅拌48小时，然后在室温下陈化48小时，滤纸过滤之后再继续在室温温度下干燥48小时，将干燥后的产物转至坩埚再放入马弗炉中，以速率3℃/min升温，保温温度600℃，保温时间8小时。待自然冷却后所得到的白色粉末即为所制备的介孔材料。图4的b1，b2为本实施例所得介孔材料的透射电镜照片，其中图4b1全局透射电镜照片可以表现出这种材料具有极好的单分散性，材料颗粒大小尺寸非常均匀。在用此材料制作拍投射电镜使用的样品过程中，仅作了超声震荡处理，没有使用任何分散剂来帮助材料的分散。图4b2是一些局部放大的照片，显示出颗粒大小在100纳米左右，内部有明显的无规则孔道，但是孔径大小也是均匀的。
实施例3(——制备、硅、C16，未进行煅烧)
量取去离子水、乙醇、氨水的体积分别为1000∶1750∶780毫升配制溶剂；正硅酸乙酯、十六烷基三甲氧基硅烷和平平加O-10分别7克∶9克∶6克混合后加入溶剂中持续搅拌48小时，然后在室温下陈化48小时，滤纸过滤之后再继续在室温温度下干燥48小时，研磨后得到的白色粉末即为所制备的带有长链烷基的具有微孔结构的二氧化硅材料.
实施例4(——制备、硅、C16，)
量取去离子水、乙醇、氨水的体积分别为1000∶1750∶780毫升配制溶剂；正硅酸乙酯、十六烷基三甲氧基硅烷和平平加O25分别7克∶9克∶6克混合后加入溶剂中持续搅拌48小时，然后在室温下陈化48小时，滤纸过滤之后再继续在室温温度下干燥48小时，将干燥后的产物转至坩埚再放入马弗炉中，以速率3℃/min升温，保温温度600℃，保温时间8小时。待自然冷却后所得到的白色粉末即为所制备的介孔材料。
实施例5(——制备、硅、C12，)
量取去离子水、乙醇、氨水的体积分别为1000∶1750∶780毫升配制溶剂；正硅酸乙酯、十二烷基三甲氧基硅烷和平平加O25分别7克∶8克∶6克混合后加入溶剂中持续搅拌48小时，然后在室温下陈化48小时，滤纸过滤之后再继续在室温温度下干燥48小时，将干燥后的产物转至坩埚再放入马弗炉中，以速率3℃/min升温，保温温度600℃，保温时间8小时。待自然冷却后所得到的白色粉末即为所制备的介孔材料。
实施例6(——制备、硅、C14，)
量取去离子水、乙醇、盐酸的体积分别为1000∶1750∶920毫升配制溶剂；正硅酸乙酯、十二烷基三甲氧基硅烷和平平加O25分别7克∶8.6克∶6克混合后加入溶剂中持续搅拌48小时，然后在室温下陈化48小时，滤纸过滤之后再继续在室温温度下干燥48小时，将干燥后的产物转至坩埚再放入马弗炉中，以速率3℃/min升温，保温温度600℃，保温时间8小时。待自然冷却后所得到的白色粉末即为所制备的介孔材料。
实施例7(——制备、硅、C18、未去除模板剂)
量取去离子水、乙醇、氨水的体积分别为700∶1250∶215毫升配制溶剂；正硅酸乙酯、十八烷基三甲氧基硅烷和平平加O16分别7克∶10克∶6克混合后加入溶剂中持续搅拌48小时，然后在室温下陈化48小时，滤纸过滤之后再继续在室温温度下干燥48小时，研磨后得到的白色粉末即为所制备的带有长链烷基的具有微孔结构的二氧化硅材料。
实施例8(——先加内核四氧化三铁)。
按照实施例1或2或3的方法，但是将原料中的溶剂预先加入分散处理过的浓度30毫克/毫升的纳米四氧化三铁磁流体30毫升。在马弗炉煅烧之后再600℃通氢气还原10小时，得到内嵌磁性核的外围是介孔壳的材料。
实施例9(——先加内核纳米硅球)
在去离子水、乙醇、氨水溶剂中预先加入正硅酸乙酯3克水解2小时，然后再按照实施例1的方法完成后续步骤，制得内核为纳米硅球的二氧化硅材料。
实施例10(——后引入核四氧化三铁)
按照实施例1或2或3的方法，得到粉末介孔材料后，取2克浸泡在2摩尔/升Fe3+与Fe2+盐溶液中，摇床振荡72小时，离心分离之后600℃通氢气还原10小时，得到介孔中有磁性颗粒的介孔二氧化硅材料。
实施例11(——前接枝氨基)
按照实施例1或2或3的方法，但是在持续搅拌12小时后加入2.6毫升氨基硅烷比如APTES，且室温干燥后不能煅烧，以免连同氨基基团被一起烧掉，而只能采用萃取的方式去除模板剂，保留氨基基团，最后的到接枝了氨基的介孔二氧化硅材料。
实施例12(——前接枝巯基)
按照实施例1或2或3的方法，但是在持续搅拌12小时后加入巯基硅烷比如2.3毫升γ-巯丙基三乙氧基硅烷，且室温干燥后不能煅烧，以免连同氨基基团被一起烧掉，而只能采用萃取的方式去除模板剂，保留氨基基团，最后的到接枝了巯基的介孔二氧化硅材料。
实施例13(——后接枝氨基)
按照实施例1或2或3的方法，得到粉末介孔材料后，取3.3克材料，在反应溶剂比如二甲苯中超声分散后，加入氨基硅烷APTES 3.5ml，在温度120℃下持续搅拌48小时，过滤洗涤干燥即得到后接枝氨基的介孔材料。
实施例14(——后接枝巯基)
按照实施例1或2或3的方法，得到粉末介孔材料后，取3.9克材料，在反应溶剂比如二甲苯中超声分散后，加入有机硅源γ-巯丙基三乙氧基硅烷4.3ml，在温度120℃下持续搅拌48小时，过滤洗涤干燥即得到后接枝巯基的介孔材料。
Claims (12)
1.脂肪醇聚氧乙烯醚制备无序多孔二氧化硅材料中的应用，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚具有结构式RO-(CH2CH2O)n-H，其中R为C8-24，n＝9-30；作为制备无序二氧化硅多孔材料的添加剂。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述R为C16-18。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的无序多孔二氧化硅材料包括A、带有长链烷基的具有无序微孔结构的二氧化硅材料；B具有无序介孔结构的二氧化硅材料；C将A、B材料分别修饰连接有功能基团；或是D、在A、B或C材料中分别包埋有包容物。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述长链烷基的C数不低于8。
5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的功能基团包括起偶联目的和/或起修饰目的的功能基团。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的功能基团包括氨基、巯基、乙氧基、烷基、巯丙基、甲氧基中的一种或几种。
7.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的包容物包括纳米金、铂，发光量子点、纳米硅球或磁性颗粒。
8.一种二氧化硅无序多孔材料的制备方法，所述的无序多孔二氧化硅材料包括A、带有长链烷基的具有无序微孔结构的二氧化硅材料；B、具有无序介孔结构的二氧化硅材料；C、将A、B两种材料中任一种分别修饰连接有功能基团；或D、在A、B或C材料包埋有包容物；
所述的无序多孔二氧化硅材料采用的原料包括硅的前驱物、长链烷基硅烷和脂肪醇聚氧乙烯醚；所述脂肪醇聚氧乙烯醚具有结构式RO-(CH2CH2O)n-H，其中R为C8-24，n＝9-30；
所述A材料的制备是由包括硅的前驱物、长链烷基硅烷和脂肪醇聚氧乙烯醚在内的原料在溶剂中水解后，经陈化、过滤和淋洗制得；
所述B材料的制备是由包括硅的前驱物、长链烷基硅烷和脂肪醇聚氧乙烯醚在内的原料在溶剂中水解后，经陈化、过滤、干燥和煅烧制得；
所述C材料的制备是是通过以下两种方式任一种得到：
1)在包括硅的前驱物、长链烷基硅烷和脂肪醇聚氧乙烯醚在内的原料中加入具有功能基团的化合物，在溶剂中水解后，经陈化、过滤和淋洗制得或经水解、陈化、干燥和煅烧制得；
2)或是将得到的A、B两种材料中任一种与带功能基团的有机硅烷水解制得；
所述D材料的制备是是通过以下两种方式任一种得到：
1)将分散处理过的包容物纳米颗粒预先加入溶剂，再加入包括硅的前驱物、长链烷基硅烷和脂肪醇聚氧乙烯醚在内的原料，经水解、陈化、过滤和淋洗制得或经水解、陈化、干燥和煅烧制得。
2)或是将A、B或C三种材料任一种浸泡在包容物的前驱体溶液中，通过扩散、反应或还原得到。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的长链烷基硅烷选自RnXS，其中R代表烷基，n表示烷基碳原子数，n不低于8，X则是所述硅烷用于水解的基团，S代表硅。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的功能基团包括起偶联目的和/或起修饰目的的功能基团。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的功能基团包括氨基、巯基、乙氧基、烷基、巯丙基、甲氧基中的一种或几种。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的包容物包括纳米金、铂，发光量子点、纳米硅球或磁性颗粒。
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