介孔二氧化硅材料在材料学、化学、生物科学等多个学科领域有着广泛的应用,但由于其少量的弱酸中心,基本不具备催化性能,不能充分发挥其作为介孔材料的优越性。因此,通过向二氧化硅中掺杂其他原子或原子团形成介孔复合材料,或者在二氧化硅的改性材料中加入聚合物,从而拓宽介孔氧化硅的应用范围,成为近年来研究的热门课题。本文从两个方面对二氧化硅及其改性材料进行研究:一、通过β-环糊精作稳定剂,合成直径约为16 nm的γ-Fe₂O₃纳米粒子,并通过简易的一步法,成功地合成了高度分散负载γ-Fe₂O₃和Au纳米颗粒的介孔二氧化硅。TEM分析表明,复合材料中的γ-Fe₂O₃–Au具有规则有序的形貌、高度的分散性及均一的尺寸,XRD、M-H回线、N₂吸脱附等表征方法都表明γ-Fe₂O₃–Au@m-SiO₂纳米复合材料拥有较好的磁性特征,有序的介孔分布及高的比表面积。二、以PVDF-HFP为基质,将改性二氧化硅通过流延法制备了SiO₂-SO₃Li/PVDF-HFP凝胶聚合物复合功能膜,并将上述复合功能膜用于锂离子电池和锂空气电池中。通过SEM、TEM、元素分析、XRD、接触角、电化学测试及电池测试等手段对复合膜进行表征,结果表明:所得SiO₂-SO₃Li/PVDF-HFP薄膜均匀,具有规则的六边形孔道,且与PVDF-HFP薄膜相比,结晶度降低,无定形区域增加,这表明聚合物链的链段运动增多,可加强锂离子的移动。T=20℃下,SiO₂-SO₃Li/PVDF-HFP凝胶聚合物电解质的离子电导率在1 mol L^-1 LiTFSI/TEGDME达到7.64×10^-44 S·cm^-1,在1 mol L^-1 LiPF₆/EC-DEC中可达到2.58×10^-33 S·cm^-1。另外,在0.5 mA/cm²电流密度下,SiO₂-SO₃Li/PVDF-HFP凝胶聚合物电解质可持续循环充放电720 h,且过电位仅为40 mV,充放电性能远远优于PVDF-HFP。