以胺基酸模板制备有序排列二氧化硅

   由Stöber法经TEOS水解缩合后可制备100~200 nm之奈米二氧化硅粒子，利用胺基酸L-lysine取代制程中的NH3，在60℃下反应20小时与100℃下缓慢反应20小时后可产生有序致密排列二氧化硅，其组成比例为TEOS/L-lysine/octane/H2O = 1/0.02/1.3/154.4。高解析SEM显示为1~3 μm面积之均匀排列12 nm二氧化硅数组，致密堆栈粒子间隙约3 nm；傅利叶高解析TEM显示其具有晶格方向111、220与331之立方体三维结晶构型；XRD显示其d-spacing为11.9、7.6及4.9 nm，此~10 nm有序均匀奈米数组并不易透过典型之Stöber法做到。

   由TGA及元素分析知二氧化硅占15.02 mmol/g，而L-lysine为0.33 mmol/g；其BET比表面积为228 m2/g，均一的3.2 nm介孔大小来自于SiO2堆栈孔隙，29Si MAS-NMR显示其为致密状有序二氧化硅。α-COOH、α-NH3+与α-(CH2)4NH3+在L-lysine之解离常数pKa分别为2.18、8.90及10.28，当于其等电点9.74时约有92%之α-(CH2)4NH2与33%之α-NH2会接受氢原子(protonate)，因此存在两种静电力，乃阴离子硅酸盐≡SiO-与L-lysine上胺基氢键作用力，透过此接受氢原子作用，L-lysine可有效覆狸顝`米二氧化硅球上，成长时能有效控制大小与均一性排列。

   以D-lysine取代L-lysine进行反应结果一致，若将两者混合使用则粒子大小增大至23 nm，且光学异构物比例增多；改变20种胺基酸来制备之，其中高碱性之L-arginine可有效制备一样有序之二氧化硅数组，低碱性(L-histidine)与中性(L-alanine与L-leucine)之胺基酸化合物则无法制得，即证明碱性之胺基酸可有效制备三维有序排列之奈米二氧化硅数组，可应用于孔洞碳材模板、高表面积电极与燃料电池等方面。