介孔M41系列材料由于其具有巨大的潜在应用价值而受到了广泛的关注,如作为催化剂、吸附剂以及载体等。同时,尺寸小于100nm的介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)因其较短的扩散距离、大比表面积以及大孔容的特点而被广泛应用于催化剂、药物传输、生物模拟以及诊断学等。然而,介孔二氧化硅纳米颗粒存在合成、分离以及表面活性剂(模板剂)去除困难等问题。本文在大量文献调研的基础上,结合实验室在介孔材料合成等方面的基础优势,对单分散的介孔二氧化硅的合成以及功能化作了探索性的工作,并取得了如下有益的研究结果：Ⅰ.利用新型阳离子表面活性剂十六烷基三甲基苯磺酸胺(CTATos)作为模板剂,使用有机小分子胺(TEAH3)作为碱源,在表面活性剂用量极低的条件下(CTATos:TEOS=0.06:1)合成了一种通过简单过滤便可分离的单分散的介孔二氧化硅纳米颗粒；并且通过改变表面活性剂的种类、有机小分子胺的种类、有机小分子胺/正硅酸四乙基酯(TEOS)的摩尔比等方法详细研究了介孔二氧化硅纳米颗粒的合成机理。高分辨扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及N2吸附脱附曲线的实验结果表明,该合成策略得到的纳米颗粒尺寸小于100nm,且高度单分散；比表面积和介孔孔容分别达到770m2/g和0.52cm3/g。尤为重要的是合成介孔纳米颗粒的孔道结构完全依赖于有机小分子胺与硅源的摩尔比：在较大摩尔配比的条件下(≥0.1)得到的是蠕虫状孔道结构；较小的摩尔配比下得到为直形发散状孔道结构,具有喇叭状开口形状。另外,单分散介孔二氧化硅纳米颗粒的分散性能表现了明显的溶剂化效应。丁达尔实验(Tyndall effect)的结果表明：介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)极易分散于质子性有机溶剂中,如乙醇、异丙醇,较难分散于非质子性有机溶剂中,如甲苯和环己烷等。Ⅱ.单分散的介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)由于具有较大的内外比表面积、较大的孔容以及丰富的硅羟基而成为优良的表面功能化载体。在本章节中以N-(β-氨乙基)γ-氨丙基三甲氧基硅烷(N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethylsilane,APPTMS)作为探针分子,使用不同的有机分子作为反应的溶剂,详细研究了有机功能化大分子在介孔纳米材料孔道内的扩散、表面化学键合以及表面基团的分布等关键核心问题。X-射线衍射(XRD)、N2吸附脱附、红外(FT-IR)光谱、热重(TG)分析、固体核磁共振(13C CP MAS NMR和29Si CP MAS NMR)以及化学元素分析等表征手段的结果显示,利用非质子性有机溶剂(甲苯和环己烷)功能化后所得材料具有较高的固载量,但是介孔材料的比表面积以及孔容大大降低,出现了孔道堵塞的现象；利用质子性有机溶剂(乙醇和异丙醇)功能化后的介孔材料尽管功能基团的有效负载量显著降低,但是有机官能基团均匀地分散于纳米孔道内部,具有较高的比表面积和较大的孔容。很明显,质子性溶剂与有机功能化基团之间存在较强的氢键作用,阻止了硅烷化试剂之间的缩合作用,使氨基有机官能团均匀地分散于介孔孔道内部,成为优良的反应载体。Ⅲ.利用表面接枝的合成策略(Post grafting technique)对单分散的介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)进行内外表面的功能化的研究,通过改变功能化官能团的种类及其前后嫁接顺序,以一锅法“deacetalization-Knoevenagel cascade reaction”为探针反应,探究了官能团的种类、大小、酸碱性等对于反应活性的影响。红外(FTIR).热重(TG)以及固体核磁共振(298i和13C MAS NMR)的分析结果表明：分步组合嫁接的合成策略,可以将不同的酸(R-S03H)碱(R-NH2)双功能基团有效嫁接到介孔材料纳米孔道的内外表面。反应活度测试结果表明：当使用带有柔性链的-AAP(N-(β-氨乙基)γ-氨丙基)作为碱性功能基团,一锅法反应显示出较低的催化反应活性或没有任何反应活性；当使用带有苯环的刚性链的-PTA(对氨基苯基)作为碱性功能基团,反应底物显示了100%的转化率。实验结果表明：具有柔性链的氨基基团极易与磺酸功能基团发生中和反应,导致反应活性大大降低；而带有苯环的刚性氨基碱性基团可以避免酸碱中和反应的发生,使协同催化反应得以进行。