CN104828828B - 具有小粒径、超高比表面积的纳米氧化硅 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有小粒径、超高比表面积的纳米氧化硅，该纳米氧化硅通过如下工艺制备得到：将计量好的无机酸、水玻璃、成核剂、分散剂和纯水加入反应容器中，并高速剪切乳化搅拌，进行一级反应；将计量好的一级反应产物、无机酸、成核剂加入反应容器中，低速搅拌，进行二级反应；二级反应后对反应产物进行PH值调整，使其小于3，并在此条件下进行陈化反应，从而使粒子稳定成形；以及对上述产物在强酸条件下，进行脱酸脱盐洗涤，即可获得具有小粒径和高比表面积的纳米氧化硅。本发明的纳米氧化硅粒径可达5‑10nm，且比表面积可高达600‑1160m²/g，具有极小粒径和超高比表面积，从而可应用在多个领域而具有极好的效果。

Description

具有小粒径、超高比表面积的纳米氧化硅

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，更具体地，涉及一种纳米氧化硅。

背景技术

纳米材料是指由极细晶粒组成，特征维度尺寸在纳米量级(l～100nm)的固体材料。由于这类材料的尺度处于原子簇和宏观物体的交界区域，因而具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，同时在电学、磁学、光学、吸附、催化以及生物等领域具有传统材料和器件没有的特殊性能。

纳米氧化硅(也称为纳米二氧化硅)是一种典型的纳米材料，其来源广泛、价格低廉、无毒、无味，对环境污染小，同时具有优越的稳定性、增稠性和触变性，因而具有广泛的应用。纳米二氧化硅其粒径很小，比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用，其可作为添加剂、催化剂载体，脱色剂，消光剂，橡胶补强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂，金属软性磨光剂，绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料及喷涂材料等广泛应用于石油化工、医药、环保、蓄电池等各种领域。例如，由于体积效应和量子隧道效应而产生的渗透作用，纳米二氧化硅粒子可深入到高分子化合物的π键附近，形成空间网络结构，从而可提高高分子化合物材料的力学强度、耐磨性和耐老性能。

纳米氧化硅颗粒的粒径和比表面积是影响其性能的关键因素，粒径越小且比表面积越大，则其活性越高，亲和力和补强性能越好，产品的结合 力越强。制备更小粒径并同时具有更高比表面积的纳米氧化硅是业界不断追求的目标。

目前，常见的纳米二氧化硅的制备方法包括有“气相法”和“液相法”两种。其中，沉淀法是液相法中典型的一种，其是由可溶性硅酸盐以酸分解，制得不溶性的SiO₂。该方法通过将反应物溶液与其它辅助剂混合,然后在混合溶液中加入酸化剂沉淀,生成的沉淀再经干燥与煅烧得到纳米二氧化硅。该方法因其工艺简单、原料来源广泛而得到广泛地研究与应用,但其产品性状难以控制的问题尚没得到较好的解决,制备的纳米二氧化硅的纯度不高，通常在90％左右，比表面积较小(通常为300m²/g以下)，且制得的产品粒径大、粒度分布宽，此外，沉淀过程无法控制,颗粒团聚严重，使产品性状受到严重制约。

尽管气相法制备纳米二氧化硅的生产工艺比较简单，易控制反应条件，产品纯度可以高达99.8％，比表面积可达200-400m²/g，活性高，表面羟基少，适合高纯纳米二氧化硅的合成。但是，该方法仍然存在颗粒粒径和比表面积不可控，其微观结构、分散性以及孔隙率等无法有效保证的缺陷，使得制备的纳米二氧化硅仍然存在颗粒粒径大、比表面积不高的问题，无法满足现阶段各行业应用的需要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种具有小粒径、超高比表面积的纳米氧化硅，其通过对沉淀法制备纳米氧化硅工艺进行改进，设置不同条件下的分级多次反应以及特殊的洗涤工艺而制备得到，该工艺使得纳米氧化硅的粒径和比表面积可控，从而可以得到小粒径和超高比表面积的纳米氧化硅。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种具有小粒径、超高比表面积的纳米氧化硅，其特征在于，该纳米氧化硅通过如下工艺制备得到：

将计量好的无机酸、水玻璃、成核剂、分散剂和纯水加入反应容器中，并高速剪切乳化搅拌，以进行一级成核反应，获得均化成核的氧化硅粒子；

将计量好的所述一级反应产物、所述无机酸、成核剂加入反应容器中，搅拌，以进行二级反应，使得所述分散剂及生成的钠盐实现占位造孔，且纳米氧化硅粒子内部形成多微孔的结构；

二级反应后对反应产物进行PH值调整，使其为处于纳米氧化硅的等电点附近的强酸条件，在该强酸条件下进行陈化，该陈化过程使纳米氧化硅粒子生长成形并可使粒子多微孔孔隙稳定，且位于等电点附近可使得纳米氧化硅粒子间形成三维网络结构，使纳米氧化硅处于凝胶状态；

对经陈化后的产物在强酸条件下进行强制脱酸脱盐洗涤，即可获得具有小粒径和高比表面积的纳米氧化硅。

本方案中，通过将无机酸与水玻璃的反应过程设置为三次进行，并控制每次反应的条件和原料，使得每一次反应过程都有助于小粒径高比表面积粒子的稳定形成。其中，第一次反应通过高速剪切乳化搅拌均化成核粒子，利于小粒径高活性的生成，辅助分散助剂则有利于成核粒子的稳定，为纳米氧化硅的小粒径、高比表面积提供条件；第二次反应通过无机酸、分散剂的加入和普通低速的搅拌，使所述分散剂及钠盐实现占位造孔，使得纳米氧化硅粒子内部形成多微孔的结构，利于纳米氧化硅粒子小粒径与高比表面积的生成。第三次的陈化反应则通过PH值的调节，在PH值小于3的强酸条件下进行，有利于纳米氧化硅粒子的生长成形和多微孔孔隙的稳定，保证纳米氧化硅小粒径和高比表面积的稳定；同时该条件位于纳米氧化硅的等电点附近，纳米氧化硅粒子间可形成三维网络结构，纳米氧化硅处于凝胶状态易捕集，易洗涤提纯。

进一步优选地，所述每一级反应中，反应前加料完成时的钠盐浓度与反应后的体系中钠盐浓度相同，即各级反应体系中钠盐浓度处于平衡稳定状态。

进一步优选地，所述各级反应中钠盐浓度的平衡通过对各级反应中原料的配比实现、或者在反应后钠盐浓度上升时通过加入纯水实现、或者在反进一步优选地，各级反应的钠盐浓度为同一浓度，优选在0.2mol/L-5mol/L范围内任意值。

进一步优选地，所述成核剂为任一种无机钠盐。

进一步优选地，所述无机酸为盐酸、硝酸或硫酸，优选是盐酸。

进一步优选地，通过所述高速剪切乳化搅拌使得均化成核粒子，利于小粒径高活性的生成。

进一步优选地，通过所述的易产生气泡的水性分散剂使得均化成核粒子稳定分散存在，利于小粒径的稳定和粒子孔隙的生成。

进一步优选地，所述PH值调整通过加入无机碱实现，优选但不限于为NaOH、KOH、(NH₄)₂CO₃或Na₂CO₃。

进一步优选地，所述一级反应的起始温度控制在室温，优选为10-40℃。

进一步优选地，所述洗涤在PH值小于3的强酸条件下进行纯水洗涤，以强制脱酸、脱盐，从而形成小粒径、超高比表面积纳米氧化硅。

进一步优选地，所述小粒径、超高比表面积纳米氧化硅的粒径可达5-10nm，且比表面积可高达600-1160m²/g。

进一步优选地，还可以对经洗涤后的纳米氧化硅进行进一步处理，包括：对上述生成的小粒径、超高比表面积纳米氧化硅进行移相干燥；以及对干燥处理后的纳米氧化硅采用高压除杂过的冷干压缩空气进行超音速气流对撞正压粉碎，从而形成小粒径、超高比表面积纳米氧化硅粉体。

按照本发明的另一方面，提供一种具有小粒径、超高比表面积的纳米氧化硅，其中，所述纳米氧化硅的粒径为5-10nm，且比表面积为600-1160m²/g。

本发明的方法以水玻璃、盐酸等为原料，采用高速剪切乳化搅拌，分散剂及盐水占位造孔和强制脱盐制备的方式，在整个反应过程中，有成核 与长大的过程，有溶胶向凝胶的转变过程，这些过程直接影响到纳米粒子结构、粒径、比表面积、表观密度以及分散性等，这样对反应条件如浓度、温度、PH值、时间等的控制就非常严格，为此，需要设计一套技术工艺路线和一套配料、多级反应和捕集洗涤、干燥粉碎、包装等工艺装置，并对工艺进行优化，解决小粒径、高比表面积纳米氧化硅材料制备与反应过程的配比及工艺控制技术，实现对纳米氧化硅结构、粒径、比表面积以及分散性的控制。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明的纳米氧化硅其采用特殊的制备工艺，使得其粒径可达到5-10nm，而比表面积则可达到600-1160m²/g，即具有极小粒径和超高比表面积，从而可应用在多个领域而具有极好的效果。

(2)本发明的纳米氧化硅的制备方法采用多级反应模式，在反应初期反应放热较大，搅拌采用高速剪切乳化搅拌反应，通过高速剪切乳化搅拌均化成核粒子，利于小粒径高活性的生成，辅助分散助剂有利于小粒径成核粒子的稳定。二级、三级反应采用低速搅拌，利于纳米粒子的成形与孔径的生成稳定。

(3)本发明中无机酸与水玻璃的反应较剧烈，保持反应体系钠离子的浓度稳定平衡，反应起始温度低，有效抑制了剧烈反应，利于成核反应的均一和小粒径、高比表面积的生成。

(4)因纳米氧化硅的制备过程为一个酸碱中和反应过程，本发明中，使各原料的配比浓度依据为使一级反应、二级反应体系中钠盐的浓度相等，即各级反应体系引入和反应生成的钠盐总量与保持反应体系钠盐浓度平衡稳定时，反应体系中引入和反应生成的水所需溶解的钠盐总量相等，以使反应体系保持盐水的稳定状态，从而可以有效控制生成的纳米氧化硅的粒径和比表面积。

(5)本发明中，反应PH值的变化对纳米氧化硅的比表面积的影响很大，通过控制PH值小于3，可使得纳米氧化硅粒子为多孔结构，从而实现纳米氧化硅结构可控。

(6)本发明的洗涤过程在PH值小于3的强酸条件下进行，使得其位于纳米氧化硅的等电点附近，纳米氧化硅处于凝胶状态，易捕集，易洗涤，洗涤时间短，洗涤效果好。

(7)小粒径、超高比表面积纳米氧化硅表面活性很强，含水量高达87％-88％,本发明中采用移相干燥工艺而非普通烘干，从而降低了小粒径、超高表面活性较高的纳米氧化硅干燥温度和颗粒间的界面张力，有利于纳米氧化硅粒子的均匀分散，减少了颗粒的硬团聚，有效避免常规烘干造成的内孔塌陷、比表面积下降的缺陷。

(8)本发明中采用超音速气流对撞分散粉碎工艺，通过采用高压除杂过的冷干压缩空气，对粉体进行正压粉碎，从而提高了产品的分散稳定性能，解决了小粒径、超高比表面积纳米氧化硅分散性可控，粉碎团聚粒度可达12500目以上，表观密度0.02-0.08g/ml可控等关键工艺技术。

附图说明

图1是按照本发明实施例所构建的纳米氧化硅的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

按照本发明一个实施例的具有小粒径超高比表面积的纳米氧化硅，其粒径可为5-10nm，同时其比表面积可达到600-1160m²/g，可应用在蓄电 池、催化剂失活、高端橡胶、涂料、化妆品、塑料、颜料等等领域。

本实施例的纳米氧化硅的制备方法，其具体包括制备原料的选择、反应条件和工艺参数的具体确定、脱盐提纯洗涤工艺参数以及干燥和粉碎工艺的确定等。

本实施例中，优选地，原料中无机酸为盐酸，当然本发明中并不限于此，其他类型的无机酸也可适用，例如硝酸、硫酸等。

成核剂优选为各种不同类型的无机钠盐，特别优选为氯化钠。

分散剂为易产生气泡的水性分散剂，优选是平平加O，其浓度优选为0.01mol/L-0.2mol/L。

用于反应提供硅源的原料优选为硅酸钠(俗称水玻璃)，但本发明中并不限于此。

将上述原料配比后一同送入反应釜中进行酸碱中和反应，本实施例中的反应过程如下：

2HCL+Na₂SiO₃→H₂SiO₃+2NaCl

反应过程中加以高速剪切乳化搅拌，本实施例中优选为3000-5000转/分钟，但本发明并不限于此，实际上转速高于1400转/分钟则可实现本发明一级反应的条件。通过高速乳化搅拌可以均化成核粒子，利于小粒径高活性的生成，这是生成小粒径的关键手段之一。

表1 不同搅拌速度比表面积和粒径的对比

上述反应过程在本发明中称为一级反应，反应釜为一级反应釜，反应 起始温度设置在一个较低温度，优选为10-40℃，最好在20-30℃，通过低温的控制，可以抑制剧烈反应，利于成核反应的均一和小粒径的生成。

一级反应完成后，将一级反应产物、盐酸以及成核剂再次配比后加入二级反应釜进行二级反应。二级反应起始温度优选控制在20-60℃，优选为30-55℃，并采用低速搅拌，本实施例中低速搅拌为离心搅拌，转速一般为40-125转/分钟，通过这种搅拌方式以利于纳米粒子的成形与高比表面积的生成。

为了使得纳米氧化硅粒径和比表面积可控，从而形成小粒径、高比表面积的颗粒，本发明中配比浓度依据各级反应加料完成后体系中钠盐的浓度相等，以使得各级反应体系中钠盐浓度处于平衡稳定状态。

本实施例中，优选地，反应体系中钠盐的浓度可以为0.2mol/L-5mol/L范围内任一浓度。

一个优选实施例中，反应体系中钠盐的浓度保持为0.5mol/L，各原料配比按体积百分比优选可以设置为：0.775mol/L的成核剂氯化钠20％(体积比，以下各原料同样是提交百分比)，0.5mol/L的水玻璃32.5％，1.37mol/L的盐酸30％、0.01mol/L的分散剂2％、0.5mol/L的氢氧化钠4％，以及纯水11.5％。

另一个优选实施例中，反应体系中钠盐的浓度保持为1mol/L，各原料配比按体积百分比优选可以设置为：1.5mol/L的成核剂氯化钠30％，0.9mol/L的水玻璃29％、2.5mol/L的盐酸25％、0.05mol/L的分散剂2％、1mol/L的氢氧化钠3％，纯水11％。

又一个优选实施例中，反应体系中钠盐的浓度保持为3.0mol/L，各原料配比按体积百分比优选可以设置为：4mol/L的成核剂氯化钠40％，3.5mol/L的水玻璃19.5％，6.85mol/L的盐酸21.5％，0.1mol/L的分散剂2％，3.0mol/L的氢氧化钠1％，纯水16％。

上述几个优选实施例中反应起始温度设置为25℃。各级反应加料完成 后体系中钠盐的浓度相等，即各级反应体系引入和反应生成的钠盐总量与保持反应体系钠盐浓度平衡稳定时，反应体系中引入和反应生成的水所需溶解的钠盐总量相等，使得钠盐浓度在体系中保持不变，使之成为动态平衡的稳定状态。

采取钠盐浓度保持稳定，可以使得在反应过程中，能够通过钠盐的成核剂控制反应速度，进而保证小粒径、高比表面积的生成。

需要说明的是，本发明中并不必然要求各原料的配比浓度满足使投料反应过程中钠盐保持稳定，例如如果一级反应投入水玻璃时钠盐的浓度会高于设定反应体系钠盐的浓度,可以采用纯水加以调节，而使得钠盐浓度保持稳定不变；二级反应投入无机酸时钠盐的浓度会高于设定反应体系钠盐的浓度,可以采用加入钠盐成核剂加以调节，而使得钠盐浓度保持稳定不变。

本发明中二级反应起始温度优选控制在20-60℃，优选为35℃，通过低温的控制，可以抑制剧烈反应，使纳米氧化硅粒子内部形成多微孔的结构，利于纳米氧化硅小粒径与高比表面积的生成。

二级反应完成后，加入无机碱例如氢氧化钠，使反应产物PH值调节为不大于3的强酸条件，并进行陈化反应(即三级反应)，反应时间优选20-40小时，例如30小时，以利于粒子成形和孔径的稳定。

陈化的过程即是反应物溶液在放置过程中自发的聚集而沉淀，本发明中采用强酸条件下的陈化，因为其处于纳米氧化硅的等电点附近，同时通过分散剂及钠盐的占位造孔，在PH不大于3时，纳米氧化硅粒子易形成多微孔的三维网络结构，通过强制脱酸脱盐，从而实现对氧化硅比表面积的可控，提高其生成物的比表面积。

表2 PH值对纳米氧化硅的比表面积影响

当然，反应过程中还可以根据实际情况加入分散剂等其他各类辅助试剂。

纳米氧化硅的酸碱中和反应过程包含有成核与长大的过程，有溶胶向凝胶的转变过程，这些过程直接影响到纳米粒子结构、粒径、比表面积、表观密度以及分散性。本发明的方法中，将纳米氧化硅的酸碱中和反应过程分为三级进行，并辅以不同的配料和工艺参数，其中一级反应中施以高速剪切乳化搅拌过程，而二级三级则施以低速搅拌，另外一级二级反应中各配料配比满足使反应体系中钠盐的浓度在各级反应投料完成后始终保持不变，通过上述手段，从而可以使得氧化硅的粒径和比表面积等结构可控，以生成小粒径和高比表面积的纳米氧化硅。

三级反应完成后，应对反应产物进行洗涤，以快速脱酸、脱盐提纯。

小粒径、超高比表面积纳米氧化硅的洗涤，必须要保证其能有效的捕集。本发明的方法中，采用强酸条件下的洗涤，以实现快速可靠清洗过程。本实施例中，调节产品PH值小于3，使其正好位于纳米氧化硅的等电点附近，此条件下纳米氧化硅处于凝胶状态，易捕集，易洗涤，每次洗涤仅需3小时。本实施例中，洗涤滤布优选采用聚丙烯材质缎织复丝滤布，目数例如大于700，重量可以为650克每平米，透气量优选在15升每平米每秒，厚度优选1200微米

经洗涤处理后，即可生成小粒径和高比表面积的纳米氧化硅半成品，其中粒径可小至5-10nm，同时其比表面积最高可达1160m²/g，以这种超高比表面积纳米氧化硅为基体，通过不同的工艺控制、分散处理和表面修 饰，实现单质产品的功能多样性，可应用在蓄电池、催化剂失活、高端橡胶、涂料、化妆品、塑料、颜料等等领域。

本发明中，还可以对上述纳米氧化硅半成品进行进一步处理，以生成相应的粉体材料，适用于不同的领域。进一步的步骤包括：

对纳米氧化硅进行移相干燥。小粒径、超高比表面积纳米氧化硅表面活性很强，含水量高达87％-88％,采用普通的烘干工艺，产品粒径增大，比表面积就会下降，烘干温度过高时，会出现内孔塌陷，造成比表面积下降，因此选择合适的干燥工艺是保证纳米氧化硅粒径及比表面积的重要工艺之一。

利用水与有机溶剂共沸点低于100℃，存在共沸点的特性，小粒径高比表面积纳米氧化硅采用移相干燥的方式。有机溶剂优选正丁醇，正丁醇与水的共沸点低且正丁醇在冷却水中的溶解度低的特性，将移相脱水、减压蒸馏工艺应用于小粒径、超高表面活性较高的纳米氧化硅干燥工艺，降低了小粒径、超高表面活性较高的纳米氧化硅干燥温度和颗粒间的界面张力，有利于纳米氧化硅粒子的均匀分散，减少了颗粒的硬团聚，同时正丁醇在冷却水中的溶解度低(15℃仅7％左右)，利用冷凝回收正丁醇再利用，简化了溶剂回收工艺，降低溶剂回收成本。

正丁醇进行脱水处理，操作压力为常压，操作温度为87℃。然后减压蒸馏，气相丁醇经冷凝回收套用，操作压力为-0.4～-0.6atm，操作温度为120℃。

原生粒径为5-10nm比表面积1160m²/g氧化硅不同干燥工艺比表面积、粒径的测试结果如下：

表3 干燥工艺对纳米氧化硅的比表面积和粒径的影响

移相干燥工艺有效控制了纳米粒子的粒径增大和保证纳米粒子的超高比表面积。要获得小粒径、超高比表面积的纳米氧化硅粉体，其干燥工艺需采用移相干燥工艺，干燥操作温度为水与有机溶剂的共沸点，采用正丁醇移相干燥操作温度为87℃，然后减压蒸馏，气相丁醇经冷凝回收套用，操作压力为-0.4～-0.6atm，操作温度为120℃。

另外，对移相干燥后的产品进行进一步粉碎。小粒径、超高比表面积纳米氧化硅粉体分散性能好，易回潮，难捕集等特性，采用普通的负压引风粉碎方式，易造成粉体吸潮，吸潮率达高达10％左右，且粉体易吸附空气中的杂质，粉碎粒度仅150-400目。本方法将“超音速对撞分散粉碎”工艺应用于其中，采用高压除杂过的冷干压缩空气，对粉体进行正压粉碎，提高了产品的分散稳定性能，解决了小粒径、超高比表面积纳米氧化硅分散性可控，粉碎团聚粒度可达12500目以上，表观密度0.02-0.08g/ml可控等关键工艺技术。

本项目产品小粒径、超高比表面积纳米氧化硅经测试和用户单位使用表明：稳定性好的优点，达到了预定的开发目的。经过由中国科学院宁波材料技术与工程研究所和美国康塔仪器公司中国应用实验室(报告序列号：JXNYNMXC-20141028)检测，其各项性能指标如下表：

序	项目	单位	实测
				号1	粒径	nm	5-10
2	总孔体积	cc/g	1.968
				3	比表面积	m2/g	1160

4

表观密度

g/ml

0.05

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有小粒径、超高比表面积的纳米氧化硅，其特征在于，该纳米氧化硅通过如下工艺制备得到：

将计量好的无机酸、水玻璃、成核剂、分散剂和纯水加入反应容器中，并高速剪切乳化搅拌，以进行一级成核反应，获得均化成核的氧化硅粒子；

将计量好的所述一级反应产物、所述无机酸、成核剂加入反应容器中，搅拌，以进行二级反应，使得所述分散剂及生成的钠盐实现占位造孔，且纳米氧化硅粒子内部形成多微孔的结构；

二级反应后对反应产物进行PH值调整，使其为处于纳米氧化硅的等电点附近的强酸条件，在该强酸条件下进行陈化，该陈化过程使纳米氧化硅粒子生长成形并可使粒子多微孔孔隙稳定，且等电点附近可使得纳米氧化硅粒子间形成三维网络结构，使纳米氧化硅处于凝胶状态；

对经陈化后的产物在强酸条件下进行强制脱酸脱盐洗涤，即可获得具有小粒径和高比表面积的纳米氧化硅；

所述纳米氧化硅的粒径为5-10nm，且比表面积为600-1160 ㎡/g。

2.根据权利要求1所述的一种具有小粒径、超高比表面积的纳米氧化硅，其中，每一级反应中，反应前加料完成时的钠盐浓度与反应后的体系中钠盐浓度相同，即各级反应体系中钠盐浓度处于平衡稳定状态。

3.根据权利要求2所述的一种具有小粒径、超高比表面积的纳米氧化硅，其中，各级反应中钠盐浓度的平衡通过对各级反应中原料的配比实现、或者在反应后钠盐浓度上升时通过加入纯水实现、或者在反应后钠盐浓度下降是通过加入钠盐实现。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种具有小粒径、超高比表面积的纳米氧化硅，其中，各级反应的钠盐浓度为同一浓度，为0.2mol/L-5mol/L范围内任意值。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种具有小粒径、超高比表面积的纳米氧化硅，其中，所述无机酸为盐酸、硝酸或硫酸，所述成核剂为任一种无机钠盐。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种具有小粒径、超高比表面积的纳米氧化硅，其中，所述二级反应后对反应产物进行PH值调整为使其PH值小于3。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的一种具有小粒径、超高比表面积的纳米氧化硅，其中，所述洗涤过程中的强酸条件指PH值小于3。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的一种具有小粒径、超高比表面积的纳米氧化硅，其中，上述制备工艺中，还包括对经洗涤后的纳米氧化硅进行进一步处理，包括：

对生成的小粒径、超高比表面积纳米氧化硅进行移相干燥处理，以降低纳米氧化硅干燥温度和颗粒间的界面张力，使得纳米氧化硅粒子可均匀分散，减少颗粒的硬团聚；以及

对干燥处理后的纳米氧化硅采用高压除杂过的冷干压缩空气进行超音速气流对撞正压粉碎，以提高其分散稳定性能，从而形成具有小粒径、超高比表面积纳米氧化硅粉体。