二氧化硅微球广泛应用于生物医药、电子、催化剂载体及生物材料、工程材料等领域，因此二氧化硅微球的制备和应用研究工作在材料科研领域是一个一大热点。目前在二氧化硅领域，有两种类型的纳米结构颇受重视，一是中空介孔SiO2微球；二是单分散球形SiO2。前者具有很高的比表面积和孔容，是很好的催化剂及药物载体；后者比表面积大、分散性好，又有良好的光学及力学性能，在陶瓷、涂料、光电等领域都有着重要应用。目前，二氧化硅微球的制备方法主要可以分为干法和湿法两类，湿法包括溶胶-凝胶法、模板法、沉淀法、超重力反应法、微乳液法和水热合成法等；干法有气相法和电弧法等。
单分散二氧化硅微球
01应用案例①#润滑脂添加剂#纳米SiO2表面含有大量的羟基与不饱和键，可以在摩擦副表面形成牢固的化学吸附膜，从而保护金属摩擦表面，改善润滑油的摩擦性能，因此可以作为一种高性能、高环保型润滑油的添加剂。
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②#环氧树脂紫外屏蔽剂#利用纳米SiO2可以吸收紫外线的性能，将其加入到环氧树脂中，可以减少紫外线对环氧树脂的降解作用，提高环氧树脂的抗老化性能，同时使板材具有紫外光屏蔽功能。
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③#彩色喷墨打印纸吸墨主剂#纳米SiO2具有特定的微孔网络和优良的固墨性能，因而将其应用在彩色喷墨打印中，具有打印质量高、墨点面积小、色密度高、图像逼真等特点。彩喷纸结构示意图如下，其中吸墨涂层主要由吸墨主剂和吸墨辅剂两部分组成。吸墨主剂又可分为无机类吸墨主剂和有机类吸墨主剂两类，其中无机类吸墨主剂有无定形SiO2和水合氧化铝等。
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④#医药载体#医用纳米粒子通常由聚合物或脂质组成，但往往待运输物质的溶解度与纳米颗粒的特性不相容，但二氧化硅纳米粒子就像带有孔洞的小海绵一样，可以轻松填充，并且可以对其性质进行修改以更好地与药物相匹配。而二氧化硅纳米颗粒可以被树突状的吞噬细胞吸收，进而进入淋巴触发免疫，利用这种机制将纳米二氧化硅作为药物载体。
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⑤#光伏抗污涂层#用于光伏组件的硅基防反射膜常常遇到污染问题，这也被认为是影响光伏组件输出功率的最严重问题之一。中科院研究人员曾发表了实地实验研究成果，分析了沿海气候条件下二氧化硅基防反射涂层表面形貌和化学性质对抗污性能的影响。对太阳能电池板的性能维护具有重要意义。研究发现，空心二氧化硅纳米涂层HSN耐污性要比普通二氧化硅纳米涂层SSN更好；而亲水性HSN的耐污性又要强于疏水性HSN。
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⑥#液晶屏的间隔物#液晶屏的主要构成包括：背光源、偏光板、彩色滤光膜、玻璃基板、薄膜晶体管、向膜、液晶等等，结构示意图可看下方。但除此之外，还有一种很关键的材料值得留意，那就是支撑起两块玻璃面板，发挥着“骨架”作用的间隔物——二氧化硅微球。若无这些微球为液晶支撑起足够的空间，那液晶就无处安放了。
但并不是所有二氧化硅微球可以作为液晶屏的间隔物——为了保证液晶屏的厚度和均匀性，这些微球的粒径必须要保持高度均一，同时还对机械强度、纯度、表面性能控制都有极高的要求，因此制备难度相当高，这也导致该类产品在过去基本被日本所垄断。（据称将二氧化硅微球分级成满足需求的窄分布难度非常大，只能日本人能处理，而且耗时非常长，约需几个月）
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02制备方法1溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是目前制备纳米二氧化硅微球的主要方法，该工艺一般是将正硅酸乙酯与无水乙醇按一定的物质的量比搅拌成均匀的混合溶液，在搅拌状态下缓慢加入适量的去离子水，然后调节溶液的pH值，再加入合适的表面活性剂，将所得溶液搅拌后在室温下陈化制得凝胶，再通过干燥等步骤制得所需SiO2粉体。
由溶胶-凝胶法制备所得的二氧化硅微球颗粒分散性好，尺寸可控，而且由于二氧化硅表面的硅羟基非常适合作为改性的桥梁，使其功能化，不断发展的改性技术为其日益扩展的应用领域提供了新的机会，例如利用单分散的二氧化硅微球作核或壳，制备一些性能优良的材料。
小科普：溶胶一凝胶法的基本原理及过程
无论所用的前驱物为无机盐或金属醇盐，溶胶凝胶法的主要反应步骤是前驱物溶于溶剂中（水或有机溶剂）形成均匀的溶液，溶质与溶剂产生水解或醇解反应，反应生成物聚集成1nm左右的粒子并组成溶胶，后者经蒸发干燥转变为凝胶。因此更全面地看，此法应称为SSG法即溶液-溶胶-凝胶法。
2模板法模板法是制备纳米二氧化硅中空微球的重要方法，主要是以表面活性剂为模板，在其上交替吸附相反电荷的聚电解质和不同粒径的SiO2粒子以生成纳米二氧化硅微球，再将所得产物在高温下煅烧，得到具有多孔结构的纳米二氧化硅中空微球。
传统模板法制备纳米二氧化硅微球工艺复杂，所得中空微球壳层结构较疏松，易于破碎，且工艺过程中对条件控制比较苛刻，所得中空微球形貌难以控制。改进后的模板法生成的复合微球的壳层厚度和形貌易于控制，且得到的复合微球表面均匀，结构致密。
3沉淀法沉淀法是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微球。化学沉淀法制备过程简单，原料来源广泛，且对实验设备要求不高，能耗少，工艺简单，但其产品性状难以控制，受许多可变因素的影响，有待于进一步的深入研究。
4超重力法超重力反应法制备纳米二氧化硅微球是利用在超重力场中，各相之间的传递和微观混合过程可以尽可能的被强化，从而缩短反应时间，大大提高反应速率。用超重力法制备纳米二氧化硅微球的工艺简单，原材料也容易获得，并且在超重力环境中，传质过程和微观混合过程得到了极大的强化，大大缩短了反应时间。但该方法对反应器的要求较高，成本较大。
5微乳液法反向微乳法是近年发展起来的制备纳米粒子的重要方法，在W/O型微乳液中，一般由表面活性剂、助表面活性剂、油(通常为极性小的有机物)、水组成。体系中，表面活性剂包围着水相分散于连续的油相中，被包围的水核是一个独立的“微反应器”。由于反应在水核中受控进行，制备的纳米粒子与传统方法相比较具有粒子分散性好，粒径分布窄，易于调控等优点。
微乳液法制备纳米二氧化硅粒子反应在水核中受控进行，所生成的产物颗粒大小和形状与水核大小密切相关。与传统的制备方法相比，微乳法制备纳米二氧化硅微球粒径调控方便，所得粒子分散性好，故微乳法在制备超细纳米二氧化硅微球方面有着广阔的前景。
6气相法气相法制备二氧化硅微球是由卤硅烷（如四氯化硅、四氟化硅、甲基三氯化硅等）在氢氧焰中高温水解生成二氧化硅粒子。
气相白炭黑（参考来源：WACKER）气相二氧化硅（气相法白炭黑）工艺简介：气硅是一种技术含量很高的精细化学品，是无定型二氧化硅产品中的高端品种，但生产气硅的技术门槛也相对较高。气相法白炭黑是以无机硅或有机硅的卤化物未原料在氢氧火焰生成的水中进行高温水解制得，其原料主要是采用SiCl4（此原料可来源于多晶硅生产过程的副产物），CH3SiCl3（有机硅单体生产过程的副产物）或二者的混合物未原料，其制备的化学反应式如下：
SiCl4+H2+O2→SiO2+4HCl
CH3SiCl3+2H2+3O2→SiO2+CO2+3HCl+2H2O
激光诱导气相沉积法一种得到广泛的