近年来，随着纳米技术的迅速发展，多孔材料以其种种特异的性能，在科学研究与技术应用上都引起了人们极大的兴趣。1992年Mobil公司首次发明了以超分子模板法合成介孔氧化硅分子筛M41S(MCM-41、MCM-48、MCM-50)，从而将多孔材料从微孔扩展到介孔，在微孔材料与大孔材料之间架起了一座桥梁。之后，越来越多的研究者以超分子模板法合成出具有不同特定形貌和新型孔道结构等具有特殊性质的介孔材料。在某种程度上，人们已经可以对不同尺度上的微孔、介孔和大孔材料进行控制合成。其中，螺旋介孔材料以其特殊的形貌和新颖的手性孔道成为最近科学研究的热点。这种孔道的非对称空间为多种非对称应用提供了合适的场所，如在手性合成、手性分离以及手性催化等方向有潜在的应用价值。同时，在最近的研究中，为了实现对客体分子的高储藏量及其释放行为的控制，一类具有规则孔道的介孔SiO2空心球材料也使许多科研工作者投入到这一领域。目前已经合成出许多具有不同尺寸大小，墙壁厚度以及不同的壳层孔道结构的介孔二氧化硅空心球材料。在本论文中，我们主要就从以上两个方面开展研究工作。 在第二章中，我们以非手性的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(C16TAB)作为结构导向剂，全氟辛酸(PFOA)作为添加助剂以及正硅酸乙酯(TEOS)为硅源，在碱性体系下导向合成了具有手性孔道的螺旋介孔材料。通过调变PFOA/CTAB的质量比，我们成功地合成出具有不同尺寸和孔道螺旋程度的螺旋介孔材料。更重要的是，我们通过数学计算，提出了一种体系表面能的降低自发驱动螺旋产生的机理，指出螺旋几何形状的变化伴随着比表面能的下降；同时，螺旋孔道弯曲能的增加以及二维六方介观相排列的稳定性将决定材料最终的螺旋程度。这种机理可能解释更多螺旋介孔材料的形成，同时对螺旋介孔材料的合成也有一定的指导意义。针对目前研究中是否可以用非手性的表面活性剂成功合成具有手性孔道螺旋介孔材料这个新问题，我们的研究工作做出了相应的回答，也为后续工作打下了良好的基础。 在第三章中，我们分别以C16TAB、C18TAB为模板剂，TEOS为硅源，在碱性体系下加入不同碳链长度的全氟类羧酸作为助表面活性剂合成了一系列具有不同颗粒尺寸和孔道螺距大小的螺旋介孔材料。通过仔细的表征和比较不同链长全氟羧酸诱导所得螺旋介孔材料的尺寸和螺距，证明了体系表面自由能的降低自发形成螺旋的机制的正确性。利用物理化学的基本概念，结合文献和实验结果，解释了不同链长全氟羧酸对材料形貌影响的原因。同时，考察了不同螺旋介孔材料的半径(R)和螺距(P)的关系。通过文献对比，我们发现同一模板剂导向合成得到的螺旋介孔材料的尺寸和螺距大小存在线性关系，并引入螺距一半径比C，利用此比值是否为常数说明了不同表面活性剂导向所得材料的空间螺旋形式不同。指出对于特定表面活性剂可以通过P-R曲线预测所得不同半径的螺旋介孔材料的孔道螺距的大小。这对于后续控制合成不同孔径，尺寸，孔道螺距的介孔材料有一定的指导意义。 在第四章中，在提高PFOA/CTAB的质量比(R)的情况下，我们观察到了从螺旋的介观结构到空心的多层或单层囊泡的一系列连续的结构变化。其中以一种椭球状的多层多核介孔空心二氧化硅材料结构最为新颖，在以往的文献中鲜有报道。为了理解此材料的生长机理，我们对整个合成过程中各种材料的结构进行了对比研究并对这种材料的形成机制进行了初步的分析。我们从胶束化学的观点以及各个合成比例时二氧化硅材料结构的关系出发，结合化学热力学的观点，提出了表面活性剂分子排列能量竞争平衡诱导的机理(二维六方相排列能与分子双层排列能竞争)解释了这种新型的空心二氧化硅材料的生成。另外，结合第二章的内容，揭示了PFOA在CTAB碱性合成体系下的三大作用：一、降低体系的表面自由能；二、与CTAB表面活性剂分子互配，改变复合胶束的堆积参数g：三、PFOA分子插入CTAB胶束疏水链端使复合胶束的刚性增大。在不同的R值的体系下，上述三个作用互相竞争，最终导致了不同结构的二氧化硅材料的形成。